JP2006046576A - ハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃費優先無段変速比モードを選択しての走行時に高負荷走行が続く場合、駆動力を維持したままでモータ発熱を回避することができるができるハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置を提供すること。
【解決手段】 エンジンと少なくとも１つのモータとを動力源とする駆動力合成変速機を備え、前記駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車において、前記モータの発熱温度を検出する発熱温度検出手段を設け、前記エンジンとモータを動力源とし、燃費を優先してエンジン動作点とモータ動作点を決める燃費優先無段変速比モードを選択しての走行中、モータの発熱温度情報が発熱回避が必要な状況を示すと、燃費優先無段変速比モードから要求駆動力を維持しつつモータ負荷を軽減する走行モードへ切り換えるモータ発熱回避制御手段を設けた。
【選択図】 図６

Description

本発明は、エンジンと少なくとも１つのモータとを動力源とする駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置に関する。

従来、共線図上に４つの入出力要素が配列される４要素２自由度の遊星歯車機構を構成し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結したハイブリッド駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３２８０８号公報

しかしながら、上記従来の駆動装置を搭載したハイブリッド車にあっては、登坂やトーイング等の走行負荷が大きい状態のままで燃費優先無段変速比モード（＝燃費を優先してエンジン動作点を確定し、エンジン動作点による拘束を受けながらモータジェネレータ動作点を決める無段変速比モード）による走行を続けると、モータジェネレータの高損失状態が長時間にわたり維持されるため、モータジェネレータが発熱してしまう、という問題がある。

また、モータジェネレータは長時間の発熱に対しては耐久性が無く、燃費優先無段変速比モードを維持したままでモータジェネレータを発熱から保護するには、駆動力を低下させる必要がある、という問題がある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、燃費優先無段変速比モードを選択しての走行時に高負荷走行が続く場合、駆動力を維持したままでモータ発熱を回避することができるハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、エンジンと少なくとも１つのモータとを動力源とする駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車において、
前記モータの発熱温度を検出する発熱温度検出手段を設け、
前記エンジンとモータを動力源とし、燃費を優先してエンジン動作点とモータ動作点を決める燃費優先無段変速比モードを選択しての走行中、モータ発熱温度情報が発熱回避が必要な状況を示すと、燃費優先無段変速比モードから要求駆動力を維持しつつモータ負荷を軽減する走行モードへ切り換えるモータ発熱回避制御手段を設けた。

よって、本発明のハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置にあっては、燃費を優先してエンジン動作点とモータ動作点を決める燃費優先無段変速比モードを選択しての走行中、モータ発熱温度情報が発熱回避が必要な状況を示すと、モータ発熱回避制御手段において、走行モードが、燃費優先無段変速比モードから要求駆動力を維持しつつモータ負荷を軽減する走行モードへ切り換えられる。例えば、モータの発熱温度変化が発熱温度変化限界値を超えたり、または、モータの発熱温度が発熱温度限界を超えると、燃費優先無段変速比モードから固定変速比モードやモータ効率優先無段変速比モードへ切り換えられることにより、要求駆動力をエンジンにより維持しつつモータ負荷が低減される。この結果、燃費優先無段変速比モードを選択しての走行時に高負荷走行が続く場合、駆動力を維持したままでモータ発熱を回避することができるができる。

以下、本発明のハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、ハイブリッド車の駆動系構成を説明する。
図１は実施例１のモータ発熱回避制御装置が適用されたハイブリッド車の駆動系を示す全体システム図である。実施例１におけるハイブリッド車の駆動系は、図１に示すように、エンジンＥ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と、出力軸OUT（出力部材）と、駆動力合成変速機TMと、を備えている。前記駆動力合成変速機TMは、第１遊星歯車PG1（第１差動装置）と、第２遊星歯車PG2（第２差動装置）と、第３遊星歯車PG3（第３差動装置）と、エンジンクラッチECと、ローブレーキLBと、ハイクラッチHCと、ハイローブレーキHLBと、を有する。

前記エンジンＥは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、後述するエンジンコントローラ１からの制御指令に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度などが制御される。

前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2は、永久磁石を埋設したロータと、ステータコイルが巻き付けられたステータと、を有する同期型モータジェネレータであり、後述するモータコントローラ２からの制御指令に基づいて、インバータ３により作り出された三相交流をそれぞれのステータコイルに印加することにより独立に制御される。

前記駆動力合成変速機TMの第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3とは、何れも２自由度３要素のシングルピニオン型遊星歯車である。前記第１遊星歯車PG1は、第１サンギヤS1と、第１ピニオンP1を支持する第１ピニオンキャリアPC1と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギヤR1と、によって構成されている。前記第２遊星歯車PG2は、第２サンギヤS2と、第２ピニオンP2を支持する第２ピニオンキャリアPC2と、第２ピニオンP2に噛み合う第２リングギヤR2と、によって構成されている。前記第３遊星歯車PG3は、第３サンギヤS3と、第３ピニオンP3を支持する第３ピニオンキャリアPC3と、第３ピニオンP3に噛み合う第３リングギヤR3と、によって構成されている。

前記第１サンギヤS1と前記第２サンギヤS2とは第１回転メンバM1により直結され、前記第１リングギヤR1と第３サンギヤS3とは第２回転メンバM2により直結され、前記第２ピニオンキャリアPC2と前記第３リングギヤR3とは第３回転メンバM3により直結される。したがって、３組の遊星歯車PG1,PG2,PG3は、第１回転メンバM1と第２回転メンバM2と第３回転メンバM3と第１ピニオンキャリアPC1と第２リングギヤR2と第３ピニオンキャリアPC3との６つの回転要素を有する。

前記差動装置の６つの回転要素に対する動力源Ｅ,MG1,MG2と出力軸OUTと各係合要素EC,LB,HC,HLBの連結関係について説明する。
前記第１回転メンバM1（S1,S2）には、第２モータジェネレータMG2が連結されている。
前記第２回転メンバM2（R1,R3）には、入出力要素の何れにも連結されていない。
前記第３回転メンバM3（PC2,R3）には、エンジンクラッチECを介してエンジンＥが連結されている。
前記第１ピニオンキャリアPC1には、ハイクラッチHCを介して第２モータジェネレータMG2が連結されている。また、ローブレーキLBを介して変速機ケースTCに連結されている。
前記第２リングギヤR2には、第１モータジェネレータMG1が連結されている。また、ハイローブレーキHLBを介して変速機ケースTCに連結されている。
前記第３ピニオンキャリアPC3には、出力軸OUTが連結されている。なお、出力軸OUTからは、図外のプロペラシャフトやディファレンシャルやドライブシャフトを介して左右の駆動輪に駆動力が伝達される。

上記連結関係により、図２に示す共線図上において、第１モータジェネレータMG1(R2)、エンジンＥ(PC2,R3)、出力軸OUT(PC3)、第２モータジェネレータMG2(S1,S2)の順に配列され、遊星歯車列の動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデル（第１遊星歯車PG1のレバー(1)、第２遊星歯車PG2のレバー(2)、第３遊星歯車PG3のレバー(3)）を導入することができる。ここで、「共線図」とは、差動歯車のギヤ比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数（回転速度）をとり、横軸にリングギヤ、キャリア、サンギヤ等の各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギヤとリングギヤの歯数比に基づく共線図レバー比（α、β、δ）になるように配置したものである。

前記エンジンクラッチECは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図２の共線図上において、エンジンＥとの回転速度軸と一致する位置に配置され、締結によりエンジンＥの回転とトルクを、エンジン入力回転要素である第３回転メンバM3（PC2,R3）に入力する。

前記ローブレーキLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図２の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸より外側位置に配置され、図２に示すように、締結によりロー側変速比を分担する「ローギヤ固定モード」と「ロー側無段変速モード」を実現する。

前記ハイクラッチHCは、油圧により締結される多板摩擦クラッチであり、図２の共線図上において、第２モータジェネレータMG2の回転速度軸と一致する位置に配置され、締結によりハイ側変速比を分担する「２速固定モード」と「ハイ側無段変速モード」と「ハイギヤ固定モード」を実現する。

前記ハイローブレーキHLBは、油圧により締結される多板摩擦ブレーキであり、図２の共線図上において、第１モータジェネレータMG1の回転速度軸と一致する位置に配置され、ローブレーキLBと共に締結することにより変速比をアンダードライブ側の「ローギヤ固定モード」とし、ハイクラッチHCと共に締結することにより変速比をオーバードライブ側の「ハイギヤ固定モード」とする。

次に、ハイブリッド車の制御系を説明する。
実施例１におけるハイブリッド車の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、油圧制御装置５と、統合コントローラ６と、アクセル開度センサ７と、車速センサ８と、エンジン回転数センサ９と、第１モータジェネレータ回転数センサ１０と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１と、第３リングギヤ回転数センサ１２と、を有して構成されている。

前記エンジンコントローラ１は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APとエンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neを入力する統合コントローラ６からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（Ne,Te）を制御する指令を、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。

前記モータコントローラ２は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ１０、１１からのモータジェネレータ回転数N1,N2を入力する統合コントローラ６からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、第１モータジェネレータMG1のモータ動作点（N1,T1）と、第２モータジェネレータMG2のモータ動作点（N2,T2）と、をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２からは、バッテリ４の充電状態をあらわすバッテリS.O.Cの情報が統合コントローラ６に対して出力される。

前記インバータ３は、前記第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2の各ステータコイルに接続され、モータコントローラ２からの指令により独立した３相交流を作り出す。このインバータ３には、力行時に放電し回生時に充電するバッテリ４が接続されている。

前記油圧制御装置５は、統合コントローラ６からの油圧指令を受け、エンジンクラッチECと、ローブレーキLBと、ハイクラッチHCと、ハイローブレーキHLBと、の締結油圧制御及び解放油圧制御を行う。この締結油圧制御及び解放油圧制御には、滑り締結制御や滑り解放制御による半クラッチ制御も含む。

前記統合コントローラ６は、アクセル開度センサ７からのアクセル開度APと、車速センサ８からの車速VSPと、エンジン回転数センサ９からのエンジン回転数Neと、第１モータジェネレータ回転数センサ１０からの第１モータジェネレータ回転数N1と、第２モータジェネレータ回転数センサ１１からの第２モータジェネレータ回転数N2と、第３リングギヤ回転数センサ１２からのエンジン入力回転速度ωin等の情報を入力し、所定の演算処理を行う。そして、エンジンコントローラ１、モータコントローラ２、油圧制御装置５に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力する。

なお、統合コントローラ６とエンジンコントローラ１、および、統合コントローラ６とモータコントローラ２とは、情報交換のためにそれぞれ双方向通信線１４、１５により接続されている。

次に、ハイブリッド車の走行モードについて説明する。

走行モードとしては、ローギヤ固定モード（以下、「Lowモード」という。）と、ロー側無段変速モード（以下、「Low-iVTモード」という。）と、２速固定モード（以下、「2ndモード」という。）と、ハイ側無段変速モード（以下、「High-iVTモード」という。）と、ハイギヤ固定モード（以下、「Highモード」という。）と、の５つの走行モードを有する。

前記５つの走行モードについては、エンジンＥを用いないで両モータージェネレータMG1,MG2のみで走行する電気自動車モード（以下、「EVモード」という。）と、エンジンＥと両モータージェネレータMG1,MG2を用いて走行するハイブリッド車モード（以下、「HEVモード」という。）とに分けられる。

よって、図２（EVモード関連の５つの走行モード）及び図３（HEVモード関連の５つの走行モード）に示すように、「EVモード」と「HEVモード」とを合わせると「１０の走行モード」が実現されることになる。ここで、図２(a)は「EV-Lowモード」の共線図、図２(b)は「EV-Low-iVTモード」の共線図、図２(c)は「EV-2ndモード」の共線図、図２(d)は「EV-High-iVTモード」の共線図、図２(e)は「EV-Highモード」の共線図である。また、図３(a)は「HEV-Lowモード」の共線図、図３(b)は「HEV-Low-iVTモード」の共線図、図３(c)は「HEV-2ndモード」の共線図、図３(d)は「HEV-High-iVTモード」の共線図、図３(e)は「HEV-Highモード」の共線図である。

前記「Lowモード」（第１固定変速比モード）は、図２(a)及び図３(a)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られるローギヤ固定モードである。
前記「Low-iVTモード」（無段変速比モード）は、図２(b)及び図３(b)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られるロー側無段変速モードである。
前記「2ndモード」（第２固定変速比モード）は、図２(c)及び図３(c)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる２速固定モードである。
前記「High-iVTモード」は、図２(d)及び図３(d)の共線図に示すように、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られるハイ側無段変速モードである。
前記「Highモード」は、図２(e)及び図３(e)の共線図に示すように、ローブレーキLBを解放し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られるハイギヤ固定モードである。

そして、前記「１０の走行モード」のモード遷移制御は、統合コントローラ６により行われる。すなわち、統合コントローラ６には、要求駆動力Fdrv（アクセル開度APにより求められる。）と車速VSPとバッテリS.O.Cによる三次元空間に、例えば、図４に示すような前記「１０の走行モード」を割り振った走行モードマップが予め設定されていて、車両走行時等においては、要求駆動力Fdrvと車速VSPとバッテリS.O.Cの各検出値により走行モードマップが検索され、要求駆動力Fdrvと車速VSPにより決まる車両動作点やバッテリ充電量に応じた最適な走行モードが選択される。なお、図４は三次元走行モードマップをバッテリS.O.Cが充分な容量域のある値で切り取ることにより、要求駆動力Fdrvと車速VSPとの二次元によりあらわした走行モードマップの一例である。

前記走行モードマップの選択により、「EVモード」と「HEVモード」との間においてモード遷移を行う場合には、図５に示すように、エンジンＥの始動・停止と、エンジンクラッチECを締結・解放する制御が実行される。

また、「EVモード」の５つのモード間でのモード遷移や「HEVモード」の５つのモード間でのモード遷移を行う場合には、図５に示すON/OFF作動表にしたがって行われる。また、走行モードを遷移する制御のうち、例えば、エンジンＥの始動・停止とクラッチやブレーキの締結・解放が同時に必要な場合や、複数のクラッチやブレーキの締結・解放が必要な場合や、エンジンＥの始動・停止またはクラッチやブレーキの締結・解放に先行してモータジェネレータ回転数制御が必要な場合等においては、予め決められた手順にしたがったシーケンス制御により行われる。

次に、作用を説明する。

［モータ発熱回避制御処理］
図６は実施例１の統合コントローラ６において実行されるモータ発熱回避制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する（モータ発熱回避制御手段）。尚、このフローチャートは、「HEV-Low-iVTモード」を選択しての走行中に処理が開始される。

ステップＳ１では、処理開始時には燃費優先による「HEV-Low-iVTモード」を選択し、処理開始後であって、「HEV-Lowモード」や「HEV-2ndモード」やＭＧ効率優先による「HEV-Low-iVTモード」が選択されている時は、燃費優先による「HEV-Low-iVTモード」に戻すモード切り換えを行い、ステップＳ２へ移行する。

ステップＳ２では、ステップＳ１での燃費優先による「HEV-Low-iVTモード」の選択に引き続き、第１モータジェネレータMG1または第２モータジェネレータMG2のＭＧ発熱温度変化検出値Δtempが発熱温度変化限界値MAXを超えているか否かを判断し、Yesの場合はステップＳ７へ移行し、Noの場合はステップＳ３へ移行する。
ここで、ＭＧ発熱温度は、第１モータジェネレータMG1については、第１モータジェネレータMG1への出力レベル（電流値）と時間による予測にて決められ、また、第２モータジェネレータMG2については、第２モータジェネレータMG2への出力レベル（電流値）と時間による予測にて決められる（発熱温度検出手段）。そして、ＭＧ発熱温度変化検出値Δtempは、予測されたＭＧ発熱温度を時間微分処理をした値、つまり、単位時間当たりの上昇温度により決められる。

ステップＳ３では、ステップＳ２でのΔtemp≦MAXとの判断に引き続き、第１モータジェネレータMG1または第２モータジェネレータMG2のＭＧ発熱温度tempが第１限界温度MAX1を超え、かつ、第２限界温度MAX1以下の範囲内の温度か否かを判断し、Yesの場合はステップＳ４へ移行し、Noの場合はステップＳ６へ移行する。
ここで、「第２限界温度MAX2」は、モータジェネレータの発熱温度が徐々に上昇する場合の限界温度により決められ、「第１限界温度MAX1」は、「第２限界温度MAX2」より低い値、例えば、所定時間継続すると第２限界温度MAX2に達する温度に設定される。

ステップＳ４では、ステップＳ３でのMAX1<temp≦MAX2の判断に基づき、燃費優先による「HEV-Low-iVTモード」からＭＧ効率優先による「HEV-Low-iVTモード」に切り換えられ、ステップＳ５へ移行する。
ここで、燃費優先による「HEV-Low-iVTモード」とは、エンジン動作点（Ne,Te）を図７に示すエンジン燃費効率マップのエンジントルクカーブにより先に確定し、確定したエンジン動作点（Ne,Te）による拘束を受けながら第１モータジェネレータ動作点（N1,T1）と第２モータジェネレータ動作点（N2,T2）を決める無段変速比モードをいう。
一方、ＭＧ効率優先による「HEV-Low-iVTモード」とは、第１モータジェネレータ動作点（N1,T1）と第２モータジェネレータ動作点（N2,T2）を図８に示すＭＧ効率マップのＭＧトルクカーブにより先に確定し、確定した第１モータジェネレータ動作点（N1,T1）と第２モータジェネレータ動作点（N2,T2）による拘束を受けながらエンジン動作点（Ne,Te）を決める無段変速比モードをいう。

ステップＳ５では、ステップＳ４でのＭＧ効率優先による「HEV-Low-iVTモード」に切り換えに引き続き、走行負荷ＦがＭＧ連続走行領域の最大駆動力Ｂを超えているか否かが判断され、Yesの場合はステップＳ２へ戻り、Noの場合はステップＳ１へ戻る。
ここで、「走行負荷Ｆ」は、車速と駆動力により決まる運転点により検出され、「連続走行領域の最大駆動力Ｂ」は、図９に示す車速と駆動力との二次元マップによりあらわされる走行負荷特性でＭＧ連続走行領域の駆動力最大値を結ぶ特性線により決められる。

ステップＳ６では、ステップＳ３でのＭＧ発熱温度tempがMAX1<temp≦MAX2以外という判断に基づき、ＭＧ発熱温度tempが第２限界温度MAX2を超えているか否かを判断し、Yesの場合はステップＳ７へ移行し、Noの場合はリターンへ以降する。

ステップＳ７では、ステップＳ２でのΔtemp>MAXとの判断、または、ステップＳ６でのtemp>MAX2との判断に引き続き、走行負荷Ｆが走行負荷特性において第１モータジェネレータMG1を固定した「HEV-Lowモード」による最大駆動力Ａを超えているか否かを判断し、Yesの場合はステップＳ１０へ移行し、No場合はステップＳ８へ移行する。

ステップＳ８では、ステップＳ７でのＦ≦Ａであるとの判断に基づき、燃費優先モードによる「HEV-Low-iVTモード」から第１モータジェネレータMG1を固定した「HEV-Lowモード」に切り換えられ、ステップＳ９へ移行する。

ステップＳ９では、ステップＳ８での「HEV-Lowモード」への切り換えに引き続き、走行負荷ＦがＭＧ連続走行領域の最大駆動力Ｂを超えているか否かが判断され、Yesの場合はステップＳ２へ戻り、Noの場合はステップＳ１へ戻る。

ステップＳ１０では、ステップＳ７でのＦ>Ａであるとの判断に基づき、燃費優先モードによる「HEV-Low-iVTモード」から第２モータジェネレータMG2を固定した「HEV-2ndモード」に切り換えられ、ステップＳ１１へ移行する。

ステップＳ１１では、ステップＳ１０での「HEV-2ndモード」への切り換えに引き続き、走行負荷ＦがＭＧ連続走行領域の最大駆動力Ｂを超えているか否かが判断され、Yesの場合はステップＳ２へ戻り、Noの場合はステップＳ１へ戻る。

［モータ発熱回避制御作用］
エンジンＥ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を用いて走行する「HEV-Low-iVTモード」の時、燃費向上を目指すハイブリッド車では、常に燃費優先による「HEV-Low-iVTモード」とされる。

しかし、図７及び図８に示すように、エンジンＥの燃費効率が良い領域と、モータジェネレータのエネルギー変換効率（＝ＭＧ効率）が良い領域とは、一致しないため、登坂路が続く道路での走行時や車両等を牽引するトーイング時等の高負荷走行が継続するような走行条件下で、燃費優先による「HEV-Low-iVTモード」を続けると、ＭＧ効率が悪い領域で長時間維持しなければならず、第１モータジェネレータMG1や第２モータジェネレータMG2が発熱してしまう。

このモータジェネレータの発熱を回避するには、モータジェネレータの温度を検知し、燃費優先による「HEV-Low-iVTモード」からＭＧ効率優先による「HEV-Low-iVTモード」へ切り換える必要があるが、モータジェネレータ温度は、測定が不可能なコイル等の熱容量の小さい部位で最も温度上昇が急激となるおそれがある。

よって、こうした事態を防ぐためには、まず、発熱温度変化を検知する。また、徐々に発熱温度が上昇する場合については、発熱温度限界（＝第２限界温度MAX2）と、それよりも低い温度を発熱回避温度（＝第１限界温度MAX1）として二段階に温度を設定する。以下、ＭＧ発熱温度変化検出値Δtempが発熱温度変化限界値MAXを超えている場合、ＭＧ発熱温度tempがMAX1<temp≦MAX2の場合、ＭＧ発熱温度tempがMAX2を超えている場合、についてモータ発熱回避制御作用を説明する。

〈Δtemp>MAXの場合〉
高負荷走行時でＭＧ発熱温度変化検出値Δtempが発熱温度変化限界値MAXを超えている場合には、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ７→ステップＳ８へと進む流れ、または、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ７→ステップＳ１０へと進む流れとなり、燃費優先による「HEV-Low-iVTモード」から固定変速比モードへと切り換えられる。

すなわち、高負荷走行によりＭＧ発熱温度変化検出値Δtempが発熱温度変化限界値MAXを超えている場合、モータジェネレータのコイル等の熱容量が小さい部位での温度上昇を危惧して固定変速比モードへと切り換え移行する。

よって、固定変速比モードへの切り換えにより、エンジンＥにより駆動力を維持することになり、第１モータジェネレータMG1や第２モータジェネレータMG2の負荷を低減、または、負荷を無くし、発熱を回避する。

さらに、燃費優先による「HEV-Low-iVTモード」から固定変速比モードへと切り換えるにあたり、図１１に示す第１モータジェネレータMG1を固定した「HEV-Lowモード」と、図１２に示す第２モータジェネレータMG2を固定した「HEV-2ndモード」と、を比較すると、「HEV-2ndモード」の方がローギア側になる。

よって、走行負荷Ｆを検知し、図１０に示すように、走行負荷Ｆが第１モータジェネレータMG1を固定した「HEV-Lowモード」による最大駆動力Ａ以下の場合には、ステップＳ７→ステップＳ８へと進み、第１モータジェネレータMG1を固定した「HEV-Lowモード」に切り換え、走行負荷Ｆが第１モータジェネレータMG1を固定した「HEV-Lowモード」による最大駆動力Ａを超えている場合には、ステップＳ７→ステップＳ１０へと進み、第２モータジェネレータMG2を固定した「HEV-2ndモード」に切り換える。

この走行負荷Ｆによる「HEV-Lowモード」と「HEV-2ndモード」との選択により、ＭＧ発熱を回避する固定変速比モードへの切り換え時、モード切り換え前後での駆動力の低下を抑えたスムーズな移行により、要求駆動力を確保することができる。

そして、固定変速比モードへの切り換え後は、走行負荷Ｆが図９に示すＭＧ連続走行領域（設計時に定めた領域）内に入るまでは、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ９→ステップＳ２、または、ステップＳ１１→ステップＳ２へと進み、固定変速比モードをそのまま維持する。そして、例えば、登坂路等の高負荷走行から平坦路等の低負荷走行に移行し、走行負荷Ｆが図９に示すＭＧ連続走行領域内に入ると、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ９→ステップＳ１、または、ステップＳ１１→ステップＳ１へと進み、固定変速比モードから燃費優先による「HEV-Low-iVTモード」へ戻る。

よって、ＭＧ発熱を回避するために固定変速比モードへ切り換えた後、走行モードを元の燃費優先による「HEV-Low-iVTモード」へ戻るタイミングを、走行負荷ＦがＭＧ連続走行領域内に入るタイミングとしたため、その後、直ちにＭＧ発熱を回避する固定変速比モードへの切り換えが生じることが無く、「HEV-Low-iVTモード」と固定変速比モードとの切り換えが短時間内で頻繁に繰り返される制御ハンチングを防止することができる。

〈MAX1<temp≦MAX2の場合〉
固定変速比モードへの切り換えによって発熱変化が小さくなったがＭＧ発熱が回避できない場合や、上りの緩勾配路面走行等で発熱変化は小さいが負荷走行が継続するような場合であって、徐々にＭＧ発熱温度が上昇し、ＭＧ発熱温度tempがMAX1<temp≦MAX2となった場合、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４へと進み、ステップＳ４では、燃費優先による「HEV-Low-iVTモード」からＭＧ効率優先による「HEV-Low-iVTモード」へと切り換えられる。

したがって、ＭＧ発熱温度tempがMAX1<temp≦MAX2になると、図１３に示すように、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の回転数を抑えてトルクを高めエンジン負荷を抑えた燃費優先による「HEV-Low-iVTモード」から、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の回転数を上げトルクを低くしエンジン負荷を高めたＭＧ効率優先による「HEV-Low-iVTモード」へと切り換えられることで、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の負荷が低減され、走行モードを切り換えることなく、ＭＧ発熱が回避される。

なお、ＭＧ発熱を回避するためにＭＧ効率優先による「HEV-Low-iVTモード」へ切り換えた後、燃費優先による「HEV-Low-iVTモード」へ戻るタイミングは、上記Δtemp>MAXの場合と同様に、ステップＳ５において、走行負荷Ｆが図９に示すＭＧ連続走行領域内に入ったかどうかにより行われる。また、ＭＧ効率優先による「HEV-Low-iVTモード」へ切り換えた後、ＭＧ発熱温度tempが低下し、temp≦MAX1になった場合にも、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ３からステップＳ６→リターンへと進み、次の制御周期にてステップＳ１へ進み、燃費優先による「HEV-Low-iVTモード」へ戻る。

〈temp>MAX2の場合〉
固定変速比モードへの切り換えやＭＧ効率優先による「HEV-Low-iVTモード」によってもＭＧ発熱が回避できない場合であって、徐々にＭＧ発熱温度が上昇し、ＭＧ発熱温度tempがtemp>MAX2となった場合、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ６→ステップＳ７→ステップＳ８へと進む流れ、または、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ６→ステップＳ７→ステップＳ１０へと進む流れとなり、燃費優先による「HEV-Low-iVTモード」から固定変速比モードへと切り換えられる。

よって、ＭＧ発熱温度tempがtemp>MAX2となった場合も、上記Δtemp>MAXの場合と同様に、固定変速比モードへの切り換えにより、エンジンＥにより駆動力を維持することになり、例えば、第１モータジェネレータMG1や第２モータジェネレータMG2のうち、第２限界温度MAX2を超えているモータジェネレータについては、負荷を無くして発熱を回避する。

なお、固定変速比モードとしての「HEV-Lowモード」と「HEV-2ndモード」のうち、最適なモードを選択する作用や、固定変速比モードから燃費優先による「HEV-Low-iVTモード」へ戻るタイミングについては、上記Δtemp>MAXの場合と同様である。

次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) エンジンと少なくとも１つのモータとを動力源とする駆動力合成変速機を備え、前記駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車において、前記モータの発熱温度を検出する発熱温度検出手段を設け、前記エンジンとモータを動力源とし、燃費を優先してエンジン動作点とモータ動作点を決める燃費優先無段変速比モードを選択しての走行中、モータの発熱温度情報が発熱回避が必要な状況を示すと、燃費優先無段変速比モードから要求駆動力を維持しつつモータ負荷を軽減する走行モードへ切り換えるモータ発熱回避制御手段を設けたため、燃費優先無段変速比モードを選択しての走行時に高負荷走行が続く場合、駆動力を維持したままでモータ発熱を回避することができるができる。

(2) 前記モータ発熱回避制御手段は、燃費優先無段変速比モードを選択しての走行中、モータの発熱温度変化検出値Δtempが発熱温度変化限界値MAXを超えると、燃費優先無段変速比モードから固定変速比モードへ切り換えるため、燃費優先無段変速比モードを選択しての走行時にモータコイル等の熱容量が小さい部位での温度上昇が危惧される場合、早期に熱容量が小さいモータ部位での温度上昇を回避することができる。

(3) 前記モータ発熱回避制御手段は、燃費優先無段変速比モードを選択しての走行中、モータの発熱温度変化検出値Δtempは発熱温度変化限界値MAX以下であるが、モータの発熱温度tempが第１限界温度MAX1を超えると、燃費優先無段変速比モードからモータ効率を優先してエンジン動作点（Ne,Te）とモータ動作点（N1,T1）,（N2,T2）を決めるモータ効率優先無段変速比モードへ切り換えるため、例えば、固定変速比モードへの切り換えによって発熱変化が小さくなったがＭＧ発熱が回避できず徐々に発熱温度が上昇する場合や、発熱変化は小さいが負荷走行が継続することで徐々に発熱温度が上昇する場合等において、無段変速比モードを維持したままでモータ発熱を回避することができる。

(4) 前記モータ発熱回避制御手段は、燃費優先無段変速比モードを選択しての走行中、モータの発熱温度変化検出値Δtempは発熱温度変化限界値MAX以下であるが、モータの発熱温度tempが第１限界温度MAX1より高い第２限界温度MAX2を超えると、燃費優先無段変速比モードから固定変速比モードへ切り換えるため、例えば、固定変速比モードへ切り換えたことで、発熱温度tempが第２限界温度MAX2を超えている高温のモータ負荷を無くすことにより、確実にモータ発熱を回避することができる。

(5) 前記発熱温度検出手段は、モータへの出力レベルと時間によりモータの発熱温度を予測検出するため、温度センサを用いることのない低コストシステムとしながら、例えば、センサでは温度測定が不可能なコイル等の熱容量の小さな部位での温度上昇までも精度良く予測検出することができる。

(6) 前記駆動力合成変速機TMは、共線図上に４つ以上の入出力要素が配列される差動装置を有し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンＥからの入力を、他方に駆動系統への出力部材をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータMG1と第２モータジェネレータMG2とを連結し、前記固定変速比モードとして、第１モータジェネレータMG1を固定する第１固定変速比モードと、第２モータジェネレータMG2を固定する第２固定変速比モードと、を有し、前記モータ発熱回避制御手段は、燃費優先無段変速比モードから固定変速比モードへ切り換える場合、要求駆動力と、両固定変速比モードによる駆動力特性とを対比し、第１固定変速比モードと第２固定変速比モードのうち、要求駆動力を達成する固定変速比モードを選択するため、ＭＧ発熱を回避する固定変速比モードへの切り換え時、適切な固定変速比モードの選択により、モード切り換え前後での駆動力の低下を抑えたスムーズな移行により要求駆動力を確保することができる。

(7) 走行負荷を検出する走行負荷検出手段を設け、前記モータ発熱回避制御手段は、走行モードの切り換えが行われた後、走行負荷検出値が走行負荷特性のモータ連続走行領域以下になるまで切り換え後の走行モードを維持し、走行負荷検出値が走行負荷特性のモータ連続走行領域以下になると燃費優先無段変速比モードに戻すため、モータ発熱回避のためのモード切り換えとモード戻しが繰り返し行われる制御ハンチングを防止する最適なタイミングにて、燃費優先無段変速比モードに戻すことができる。

(8) 前記駆動力合成変速機TMは、２自由度３要素の第１遊星歯車PG1と第２遊星歯車PG2と第３遊星歯車PG3により構成され、前記第２遊星歯車PG2の共線図上で内側に配列される要素と前記第３遊星歯車PG3の共線図上で一端に配列される要素とを連結してエンジンＥを割り当て、前記第２遊星歯車PG2の共線図上で一端に配列される要素に第１モータジェネレータMG1を割り当て、前記第１遊星歯車PG1の共線図上で一端に配列される要素と前記第２遊星歯車PG2の共線図上で一端に配列される要素とを連結して第２モータジェネレータMG2を割り当て、前記第３遊星歯車PG3の共線図上で内側に配列される要素に出力軸OUTを割り当て、前記第１遊星歯車PG1の共線図上で他端に配列される要素と前記第３遊星歯車PG3の共線図上で他端に配列される要素とを第２回転メンバM2により連結し、前記第１遊星歯車PG1の共線図上で内側に配列される要素と変速機ケースTCとの間にローブレーキLBを設け、前記第２モータジェネレータMG2が割り当てられる要素と前記第２回転メンバM2との間にハイクラッチHCを設け、前記第２遊星歯車PG2の共線図上で一端に配列される要素と変速機ケースTCとの間にハイローブレーキHLBを設け、前記無段変速比モードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる「HEV-Low-iVTモード」であり、前記第１固定変速比モードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを解放し、ハイローブレーキHLBを締結することで得られる「HEV-Lowモード」であり、前記第２固定変速比モードは、ローブレーキLBを締結し、ハイクラッチHCを締結し、ハイローブレーキHLBを解放することで得られる「HEV-2ndモード」であるため、燃費優先の「HEV-Low-iVTモード」を選択しての走行時、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の少なくとも一方の発熱が検知された場合、「HEV-Lowモード」と、「HEV-2ndモード」と、ＭＧ効率優先の「HEV-Low-iVTモード」と、の何れかのモードを選択するという、高い選択自由度のモード切り換えにより、駆動力を維持したままで、モータジェネレータMG1,MG2の発熱を効果的に回避することができる。

以上、本発明のハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、モータ発熱温度情報が発熱回避が必要な状況として、発熱温度変化検出値が発熱温度変化限界値を超える場合と、発熱温度が２つの限界温度を超える場合の例を示したが、例えば、発熱温度が所定温度以上で、かつ、発熱温度変化が設定発熱温度変化を超える場合等、実施例１以外のモータ発熱条件により走行モードを切り換えるようにしても良い。

実施例１では、モータ発熱温度検出手段として、モータへの出力レベルと時間によりモータの発熱温度を予測検出する例を示したが、例えば、モータ温度センサを用いてモータ発熱温度を検出しても良いし、モータ温度センサからのセンサ温度情報と、出力レベルと時間を用いた演算による予測温度情報と、を併用してモータ発熱温度を検出しても良い。

実施例１では、モータ発熱回避制御手段として、燃費優先無段変速比モードから固定変速比モードまたはモータ効率優先無段変速比モードへ切り換える例を示したが、モータ発熱を回避するために切り換える走行モードは、要するに、要求駆動力を維持しつつモータ負荷を軽減する走行モードであれば、例えば、共線図において、エンジン連結位置と出力連結位置以外のレバー位置をブレーキにより固定し、エンジンのみを用いて駆動するエンジン車走行モードに切り換えるようにしても良い。

実施例１のモータ発熱回避制御装置は、３つのシングルピニオン型遊星歯車により構成した差動装置を有する駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車への適用例を示したが、例えば、特開２００３−３２８０８号公報等に記載されているようにラビニョウ型遊星歯車により構成した差動装置を有する駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車にも適用することができるし、それ以外であっても、エンジンと少なくとも１つのモータを動力源とする駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車であれば適用することができる。

実施例１のモータ発熱回避制御装置が適用されたハイブリッド車の駆動系及び制御系を示す全体システム図である。 実施例１のハイブリッド車において電気自動車モードでの５つの走行モードをあらわす共線図である。 実施例１のハイブリッド車においてハイブリッド車モードでの５つの走行モードをあらわす共線図である。 実施例１のハイブリッド車において走行モードの選択に用いられる走行モードマップの一例を示す図である。 実施例１のハイブリッド車において「１０の走行モード」でのエンジン・エンジンクラッチ・モータジェネレータ・ローブレーキ・ハイクラッチ・ハイローブレーキの作動表である。 実施例１の統合コントローラにおいて実行されるモータ発熱回避制御処理の流れを示すフローチャートである。 最適燃費のエンジントルクカーブを示すエンジン燃費効率マップを示す図である。 最適効率のモータジェネレータトルクカーブを示すモータジェネレータ効率マップを示す図である。 車速と駆動力の二次元平面上においてモータジェネレータ連続走行での最大駆動力Ｂをあらわすモータジェネレータ連続走行領域面である。 車速と駆動力の二次元平面上においてＭＧ２固定での最大駆動力特性とＭＧ１固定での最大駆動力特性をあらわす図である。 燃費優先の「HEV-Low-iVTモード」から第１モータジェネレータを固定する「HEV-Lowモード」への移行時を示す共線図である。 燃費優先の「HEV-Low-iVTモード」から第２モータジェネレータを固定する「HEV-2ndモード」への移行時を示す共線図である。 燃費優先の「HEV-Low-iVTモード」からＭＧ効率優先の「HEV-Low-iVTモード」への移行時を示す共線図である。

符号の説明

Ｅ エンジン
MG1 第１モータジェネレータ（モータ）
MG2 第２モータジェネレータ（モータ）
OUT 出力軸（出力部材）
TM 駆動力合成変速機
PG1 第１遊星歯車（第１差動装置）
PG2 第２遊星歯車（第２差動装置）
PG3 第３遊星歯車（第３差動装置）
EC エンジンクラッチ
LB ローブレーキ
HC ハイクラッチ
HLB ハイローブレーキ
１ エンジンコントローラ
２ モータコントローラ
３ インバータ
４ バッテリ
５ 油圧制御装置
６ 統合コントローラ
７ アクセル開度センサ
８ 車速センサ
９ エンジン回転数センサ
１０ 第１モータジェネレータ回転数センサ
１１ 第２モータジェネレータ回転数センサ
１２ 第３リングギヤ回転数センサ

Claims (8)

1. エンジンと少なくとも１つのモータとを動力源とする駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車において、
   前記モータの発熱温度を検出する発熱温度検出手段を設け、
   前記エンジンとモータを動力源とし、燃費を優先してエンジン動作点とモータ動作点を決める燃費優先無段変速比モードを選択しての走行中、モータ発熱温度情報が発熱回避が必要な状況を示すと、燃費優先無段変速比モードから要求駆動力を維持しつつモータ負荷を軽減する走行モードへ切り換えるモータ発熱回避制御手段を設けたことを特徴とするハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置。
2. 請求項１に記載されたハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置において、
   前記モータ発熱回避制御手段は、燃費優先無段変速比モードを選択しての走行中、モータの発熱温度変化検出値が発熱温度変化限界値を超えると、燃費優先無段変速比モードから固定変速比モードへ切り換えることを特徴とするハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置。
3. 請求項１または２に記載されたハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置において、
   前記モータ発熱回避制御手段は、燃費優先無段変速比モードを選択しての走行中、モータの発熱温度変化検出値は発熱温度変化限界値以下であるが、モータの発熱温度が第１限界温度を超えると、燃費優先無段変速比モードからモータ効率を優先してエンジン動作点とモータ動作点を決めるモータ効率優先無段変速比モードへ切り換えることを特徴とするハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載されたハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置において、
   前記モータ発熱回避制御手段は、燃費優先無段変速比モードを選択しての走行中、モータの発熱温度変化検出値は発熱温度変化限界値以下であるが、モータの発熱温度が第１限界温度より高い第２限界温度を超えると、燃費優先無段変速比モードから固定変速比モードへ切り換えることを特徴とするハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載されたハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置において、
   前記発熱温度検出手段は、モータへの出力レベルと時間によりモータの発熱温度を予測検出することを特徴とするハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載されたハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置において、
   前記駆動力合成変速機は、共線図上に４つ以上の入出力要素が配列される差動装置を有し、前記入出力要素のうちの内側に配列される２つの要素の一方にエンジンからの入力を、他方に駆動系統への出力部材をそれぞれ割り当てると共に、前記内側の要素の両外側に配列される２つの要素にそれぞれ第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとを連結し、
   前記固定変速比モードとして、第１モータジェネレータを固定する第１固定変速比モードと、第２モータジェネレータを固定する第２固定変速比モードと、を有し、
   前記モータ発熱回避制御手段は、燃費優先無段変速比モードから固定変速比モードへ切り換える場合、要求駆動力と、両固定変速比モードによる駆動力特性とを対比し、第１固定変速比モードと第２固定変速比モードのうち、要求駆動力を達成する固定変速比モードを選択することを特徴とするハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置。
7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載されたハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置において、
   走行負荷を検出する走行負荷検出手段を設け、
   前記モータ発熱回避制御手段は、モータ発熱を回避する走行モードの切り換えが行われると、走行負荷検出値が走行負荷特性のモータ連続走行領域以下になるまで切り換え後の走行モードを維持し、走行負荷検出値が走行負荷特性のモータ連続走行領域以下になると燃費優先無段変速比モードに戻すことを特徴とするハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載されたハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置において、
   前記駆動力合成変速機は、２自由度３要素の第１差動装置と第２差動装置と第３差動装置により構成され、
   前記第２差動装置の共線図上で内側に配列される要素と前記第３差動装置の共線図上で一端に配列される要素とを連結してエンジンを割り当て、前記第２差動装置の共線図上で一端に配列される要素に第１モータジェネレータを割り当て、前記第１差動装置の共線図上で一端に配列される要素と前記第２差動装置の共線図上で一端に配列される要素とを連結して第２モータジェネレータを割り当て、前記第３差動装置の共線図上で内側に配列される要素に出力部材を割り当て、
   前記第１差動装置の共線図上で他端に配列される要素と前記第３差動装置の共線図上で他端に配列される要素とを直結要素により連結し、前記第１差動装置の共線図上で内側に配列される要素と変速機ケースとの間にローブレーキを設け、第２モータジェネレータが割り当てられる要素と前記直結要素との間にハイクラッチを設け、前記第２差動装置の共線図上で一端に配列される要素と変速機ケースとの間にハイローブレーキを設け、
   前記無段変速比モードは、ローブレーキを締結し、ハイクラッチを解放し、ハイローブレーキを解放することで得られるロー側無段変速モードであり、
   前記第１固定変速比モードは、ローブレーキを締結し、ハイクラッチを解放し、ハイローブレーキを締結することで得られるローギヤ固定モードであり、
   前記第２固定変速比モードは、ローブレーキを締結し、ハイクラッチを締結し、ハイローブレーキを解放することで得られる２速固定モードであることを特徴とするハイブリッド車のモータ発熱回避制御装置。

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