JP2009040322A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行用モータジェネレータの過度の温度上昇を回避しつつ、ＥＶ走行する。
【解決手段】ＨＶ−ＥＣＵは、ＭＧ要求トルクを算出するステップ（Ｓ１２０）と、走行用バッテリのＳＯＣを算出するステップ（Ｓ１３０）と、ＭＧ要求トルクがＭＧ許容トルクよりも小さく、走行用バッテリのＳＯＣが基準ＳＯＣよりも高いと（Ｓ１２０にてＹＥＳかつＳ１４０にてＹＥＳ）、モータジェネレータ温度ＴＭＧを検出するステップ（Ｓ１５０）と、ＴＭＧが冷却開始温度よりも高いと（Ｓ１６０にてＹＥＳ）、ＨＶウォーターポンプを作動させるステップ（Ｓ１７０）と、冷却システムの作動後にＴＭＧを検出するステップ（Ｓ１８０）と、ＴＭＧが基準温度よりも低くないと（Ｓ１９０にてＮＯ）、エンジンを始動させるステップ（Ｓ２１０）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御技術に関し、特に、走行用モータ等の温度が過度に上昇することを回避する技術に関する。

燃料の燃焼エネルギーで作動するエンジンと、電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行時の動力源として備えているとともに、その動力源と駆動輪との間に自動変速機が設けられているハイブリッド車両が実用化されている。このようなハイブリッド車両においては、たとえば運転状態に応じてエンジンと電動モータとを使い分けて走行することにより、所定の走行性能を維持しつつ燃料消費量や排出ガス量を低減できる。具体的には、エンジンのみを動力源として走行するエンジン走行モード、電動モータのみを動力源として走行するモータ走行モード、エンジンおよび電動モータの両方を動力源として走行するエンジン＋モータ走行モードなど、エンジンおよび電動モータの作動状態が異なる複数の運転モードを備えており、車速（または動力源回転数）およびアクセル操作量などの運転状態をパラメータとする動力源マップ等の予め定められたモード切換条件に従って自動的に切り換えられるようになっている。

さらに、このようなハイブリッド車両においては、深夜や早朝の住宅密集地での騒音低下や屋内駐車場、車庫内での排気ガス低減化を目的として、運転者が選択スイッチ（たとえば、ＥＶドライブモードスイッチやＥＶスイッチと呼ばれる）を押すことにより、エンジンの作動を制限して、モータのみで走行可能な（上述したモータ走行モードと同じ走行状態になる）ＥＶドライブモード（以下、ＥＶドライブモードとＥＶモードとを区別しないで記載する）を備えるものもある。

また、通常の自動車においては、エンジンを冷却するために、エンジンのシリンダブロックに冷却媒体の通路を設けて、冷却媒体であるＬＬＣ（Long Life Coolant）をウォーターポンプで循環させる。エンジンから発生した熱は、ＬＬＣを介してラジエーターで放熱される。また、このようなエンジンに加えて走行用モータを搭載したハイブリッド自動車においては、エンジンの冷却系統に加えて、モータ（以下、モータにはモータジェネレータを含む）や、インバータやＤＣ／ＤＣコンバータを含むＰＣＵ（Power Control Unit）等を冷却する冷却系統を有する。

モータの冷却については、たとえば、モータのステータ部分を覆うようにウォータジャケットを設けて、ウォーターポンプにより冷却媒体であるＬＬＣを、このウォータジャケットに供給するとともに、このウォータジャケットで吸収した熱をラジエーターで放熱する。また、ＰＣＵの冷却についても、最も発熱するＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の近傍にウォータジャケットが設けられる。モータやＰＣＵで吸熱して温度が上昇したＬＬＣは、ラジエーターにおいて走行風により温度が低下されて、再びモータやＰＣＵを冷却する。

ＥＶモードにおいては、モータのみで走行するために、エンジンとモータとで走行している場合に比べて、モータの温度が上昇する傾向がある。このモータの温度上昇は、モータの樹脂材料（絶縁材等）の寿命が短くなる可能性がある。

特開２００６−０９４６２６号公報（特許文献１）は、ハイブリッド車両において、モータの温度が高くなるとエンジンを始動する技術を開示する。この公報に開示されたハイブリッド車両は、走行用の動力を出力可能な内燃機関と、走行用の動力を出力可能な電動機と、電動機の駆動に用いられる駆動回路と、内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な発電手段と、電動機および発電手段と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、電動機または駆動回路における所定の高温状態を検出する高温状態検出手段と、車両に要求される要求動力を設定する要求動力設定手段と、所定の条件に基づいて内燃機関の運転を停止した状態で電動機からの動力だけで走行している最中に高温状態検出手段により所定の高温状態が検出された所定電動走行時には、内燃機関を始動して設定された要求動力に基づく動力により内燃機関と電動機のそれぞれの機械的出力を並用して車両が走行し且つ蓄電手段が充電されるよう内燃機関と発電手段と電動機とを制御する高温時制御を実行する制御手段とを備える。

このハイブリッド車両によると、所定の条件に基づいて内燃機関の運転が停止された状態で電動機だけで走行しているときに電動機または駆動回路における所定の高温状態が検出された場合には、内燃機関を始動して設定された要求動力に基づく動力により内燃機関と電動機のそれぞれの機械的出力を並用して車両が走行し且つ蓄電手段が充電されるように内燃機関と発電手段と電動機とを制御する。すなわち、所定電動走行時には、内燃機関を始動して内燃機関と電動機のそれぞれの機械的出力を併用して車両を走行させ、蓄電手段が充電されるよう制御するのである。これにより、電動機の負荷を低減することができるから、電動機やその駆動回路の高温状態に対処することができる。また、蓄電手段が充電されるように制御するから、内燃機関から要求動力よりも大きな動力が出力されるよう内燃機関を運転するとになる。これにより、小さな動力を出力することに基づく内燃機関の効率の低下を抑制することができ、車両のエネルギ効率を向上させることができる。
特開２００６−０９４６２６号公報

しかしながら、上述した公報に開示されたハイブリッド車両では、内燃機関の始動頻度が高くなり、ＥＶ走行したいという運転者の要求を十分に満足できない可能性がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、走行用回転電機やその駆動回路の過度の温度上昇を回避しつつ、ＥＶ走行を実現する、ハイブリッド車両の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る制御装置は、エンジンおよび回転電機の少なくとも一方を走行源とするハイブリッド車両を制御する。このハイブリッド車両は回転電機および回転電機の駆動回路の少なくとも一方を冷却する冷却機構を備え、エンジンを作動させないで回転電機のみにより走行することが可能である。この制御装置は、回転電機および駆動回路の少なくとも一方の温度を検出するための手段と、回転電機のみにより走行しているときの温度に基づいて、冷却機構を作動させるか否かを判断するための手段と、冷却機構を作動させた後における回転電機および駆動回路の少なくとも一方の温度に基づいて、内燃機関を作動させるか否かを判断するための判断手段とを含む。

第１の発明によると、ハイブリッド車両に搭載された回転電機（モータ、モータジェネレータ）のみを用いて走行している場合、回転電機やその回転電機の駆動回路（インバータ等の電子回路）が発熱する。このように回転電機のみにより走行しているときの回転電機および駆動回路の少なくとも一方の温度に基づいて、冷却機構を作動させるか否かが判断される。温度が高くて冷却機構が作動された後においても回転電機および駆動回路の少なくとも一方の温度が上昇していると、回転電機の絶縁部材の劣化や樹脂部材の劣化が促進されたり、駆動回路の半導体素子の不具合が発生する可能性がある。このため、回転電機のみでの走行を中止して、エンジンを始動させる。このため、従来よりもエンジンを始動する頻度が少なくなり、ＥＶ走行したいという運転者の要求を十分に満足できるようになる。その結果、走行用回転電機やその駆動回路の過度の温度上昇を回避しつつ、ＥＶ走行を実現する、ハイブリッド車両の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、判断手段は、回転電機および駆動回路の少なくとも一方の温度が高いと、内燃機関を作動させると判断するための手段を含む。

第２の発明によると、冷却機構が作動された後においても回転電機および駆動回路の少なくとも一方の温度が上昇しているときのみ、回転電機のみでの走行を中止して、エンジンを始動させる。すなわち、冷却機構が作動された後において回転電機および／または駆動回路の温度が上昇していなければ、エンジンを始動させない。このため、従来よりもエンジンを始動する頻度が少なくなり、ＥＶ走行したいという運転者の要求を十分に満足できるようになる。

第３の発明に係る制御装置は、第１または２の発明の構成に加えて、回転電機に電力を供給する蓄電機構の状態を検出するための検出手段と、蓄電機構の状態に基づいて、内燃機関を作動させるか否かを判断するための蓄電判断手段とをさらに含む。

第３の発明によると、回転電機に電力を供給する蓄電機構（二次電池（バッテリ）、キャパシタ等）の状態（特に残電力状態）を検出して、残電力量が少ないと内燃機関を作動させるようにして、過放電を回避できる。

第４の発明に係る制御装置においては、第３の発明の構成に加えて、蓄電機構は二次電池であって、検出手段は、二次電池のＳＯＣを検出するための手段を含む。蓄電判断手段は、ＳＯＣが低いと、内燃機関を作動させると判断するための手段を含む。

第４の発明によると、回転電機に電力を供給する二次電池（バッテリ）のＳＯＣ（State Of Charge）を検出して、ＳＯＣが低いと内燃機関を作動させるようにして、二次電池の過放電を回避できる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を含む、ハイブリッド車両全体の制御ブロック図を説明する。なお、本発明は図１に示すハイブリッド車両に限定されない。本発明は、動力源としての、たとえばガソリンエンジン等の内燃機関（以下、エンジンとして説明する）が、車両を走行させる駆動源であって、かつ、ジェネレータの駆動源であればよい。さらに、駆動源がエンジンおよびモータジェネレータであって、モータジェネレータの動力により走行可能な車両であればよく（エンジンを停止させても停止させなくても）、走行用のバッテリを搭載した他の態様を有するハイブリッド車両であってもよい（いわゆるシリーズ型やパラレル型等のハイブリッド車両に限定されないが、システム起動後においてＥＶ走行が可能な車両には限定される）。このバッテリは、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などであって、その種類は特に限定されるものではない。また、バッテリの代わりにキャパシタでも構わない。

ハイブリッド車両は、エンジン１２０と、モータジェネレータ（ＭＧ）１４０とを含む。なお、以下においては、説明の便宜上、モータジェネレータ１４０を、モータジェネレータ１４０Ａ（またはＭＧ（２）１４０Ａ）と、モータジェネレータ１４０Ｂ（またはＭＧ（１）１４０Ｂ）と表現するが、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、モータジェネレータ１４０Ａがジェネレータとして機能したり、モータジェネレータ１４０Ｂがモータとして機能したりする。このモータジェネレータがジェネレータとして機能する場合に回生制動が行なわれる。モータジェネレータがジェネレータとして機能するときには、車両の運動エネルギが電気エネルギに変換されて、車両が減速される。

ハイブリッド車両は、この他に、エンジン１２０やモータジェネレータ１４０で発生した動力を駆動輪１６０に伝達したり、駆動輪１６０の駆動をエンジン１２０やモータジェネレータ１４０に伝達したりする減速機１８０と、エンジン１２０の発生する動力を駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）との２経路に分配する動力分割機構（たとえば、後述する遊星歯車機構）２００と、モータジェネレータ１４０を駆動するための電力を充電する走行用バッテリ２２０と、走行用バッテリ２２０の直流とモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）およびモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）の交流とを変換しながら電流制御を行なうインバータ２４０と、走行用バッテリ２２０の充放電状態（たとえば、ＳＯＣ）を管理制御するバッテリ制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）という）２６０と、エンジン１２０の動作状態を制御するエンジンＥＣＵ２８０と、ハイブリッド車両の状態に応じてモータジェネレータ１４０およびバッテリＥＣＵ２６０、インバータ２４０等を制御するＭＧ−ＥＣＵ３００と、バッテリＥＣＵ２６０、エンジンＥＣＵ２８０およびＭＧ−ＥＣＵ３００等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御するＨＶ−ＥＣＵ３２０等を含む。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、このハイブリッド車両のメインのシステムを起動する要求が運転者により入力されるシステム起動スイッチ１０００からの起動要求信号が入力される。より詳しくは、別途設けられた電源ＥＣＵにシステム起動スイッチ１０００からの信号が入力されて、この電源ＥＣＵがシステムのメインリレーを導通状態にして、ＨＶ−ＥＣＵ３２０にも電力が供給されて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、システム起動スイッチ１０００からの起動要求信号を検出できる。また、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、このハイブリッド車両の運転者により操作される、エンジン１２０を始動させないで走行させるＥＶ走行モードを要求するＥＶスイッチ１１００からのＥＶ走行要求信号が入力される。また、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、ＥＶ表示灯１２００を点灯／消灯させる制御信号を出力する、たとえば、このＥＶ走行モードの要求を受け付けた場合やＥＶ走行モードが実行されている場合にはＥＶ表示灯１２００を点灯させて、これら以外の場合には表示灯１２００を消灯させる。

本実施の形態において、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間には昇圧コンバータ２４２が設けられている。これは、走行用バッテリ２２０の定格電圧が、モータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）やモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）の定格電圧よりも低いので、走行用バッテリ２２０からモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）やモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）に電力を供給するときには、昇圧コンバータ２４２で電力を昇圧する。

なお、図１においては、各ＥＣＵを別構成としているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい（たとえば、図１に、点線で示すように、ＭＧ−ＥＣＵ３００とＨＶ−ＥＣＵ３２０とを統合したＥＣＵとすることがその一例である）。

動力分割機構２００は、エンジン１２０の動力を、駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）との両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。モータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）の回転数を制御することにより、動力分割機構２００は無段変速機としても機能する。エンジン１２０の回転力はキャリア（Ｃ）に入力され、それがサンギヤ（Ｓ）によってモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）に、リングギヤ（Ｒ）によってモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）および出力軸（駆動輪１６０側）に伝えられる。回転中のエンジン１２０を停止させる時には、エンジン１２０が回転しているので、この回転の運動エネルギをモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）で電気エネルギに変換して、エンジン１２０の回転数を低下させる。

図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、車両の状態について予め定められた条件が成立すると、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、モータジェネレータ１４０のモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）のみによりハイブリッド車両の走行を行なうようにモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）およびエンジンＥＣＵ２８０を介してエンジン１２０を制御する。たとえば、予め定められた条件とは、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが予め定められた値以上であるという条件等である。このようにすると、発進時や低速走行時等であってエンジン１２０の効率が悪い場合に、モータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）のみによりハイブリッド車両の走行を行なうことができる。この結果、走行用バッテリ２２０のＳＯＣを低下させることができる（その後の車両停止時に走行用バッテリ２２０を充電することができる）。

また、通常走行時には、たとえば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を２経路に分け、一方で駆動輪１６０の直接駆動を行ない、他方でモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）を駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）を駆動して駆動輪１６０の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらに走行用バッテリ２２０からの電力をモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）に供給してモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）の出力を増大させて駆動輪１６０に対して駆動力の追加を行なう。一方、減速時には、駆動輪１６０により従動するモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）がジェネレータとして機能して回生発電を行ない、回収した電力を走行用バッテリ２２０に蓄える。なお、走行用バッテリ２２０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２０の出力を増加してモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）による発電量を増やして走行用バッテリ２２０に対する充電量を増加する。

また、走行用バッテリ２２０の目標ＳＯＣはいつ回生が行なわれてもエネルギーが回収できるように、通常は６０％程度に設定される。また、ＳＯＣの上限値と下限値とは、走行用バッテリ２２０のバッテリの劣化を抑制するために、たとえば、上限値を８０％とし、下限値を３０％として設定され、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、ＭＧ−ＥＣＵ３００を介してＳＯＣが上限値および下限値を越えないようにモータジェネレータ１４０による発電や回生、モータ出力を制御している。なお、ここで挙げた値は、一例であって特に限定される値ではない。

図２を参照して、動力分割機構２００についてさらに説明する。動力分割機構２００は、サンギヤ（Ｓ）２０２と（以下、単にサンギヤ２０２と記載する）、ピニオンギヤ２０４と、キャリア（Ｃ）２０６（以下、単にキャリア２０６と記載する）と、リングギヤ（Ｒ）２０８（以下、単にリングギヤ２０８と記載する）とを含む遊星歯車から構成される。

ピニオンギヤ２０４は、サンギヤ２０２およびリングギヤ２０８と係合する。キャリア２０６は、ピニオンギヤ２０４が自転可能であるように支持する。サンギヤ２０２はＭＧ（１）１４０Ｂの回転軸に連結される。キャリア２０６はエンジン１２０のクランクシャフトに連結される。リングギヤ２０８はＭＧ（２）１４０Ａの回転軸および減速機１８０に連結される。

エンジン１２０、ＭＧ（１）１４０ＢおよびＭＧ（２）１４０Ａが、遊星歯車からなる動力分割機構２００を介して連結されることで、エンジン１２０、ＭＧ（１）１４０ＢおよびＭＧ（２）１４０Ａの回転数は、共線図において直線で結ばれる関係になる。

本実施の形態に係る制御装置であるＨＶ−ＥＣＵ３２０は、システム起動スイッチ１０００によりシステムの起動が運転者により要求されてＨＶ−ＥＣＵ３２０が作動し始める。運転者によりＥＶスイッチ１１００が押されているときには、エンジン１２０を始動させないでモータジェネレータ１４０のみで走行（ＥＶ走行モード）する。このようなＥＶ走行モードが実行されているときには（エンジン１２０を走行源としている場合に比べて）、モータジェネレータ１４０の温度が上昇し易い。このため、モータジェネレータ１４０の過度の温度上昇を回避すべく、モータジェネレータ１４０の温度に基づいてハイブリッド冷却システムを作動させ、さらに、それでもモータジェネレータ１４０の温度が上昇すると、ＥＶ走行モードからハイブリッド走行モード（エンジン１２０を始動する）に切り換える。

図３を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置で作動が制御されるハイブリッド冷却システムの全体構成について説明する。図３に示すように、このハイブリッド冷却システム（以下、単に冷却システムと記載する場合がある）は、液冷媒である冷却水を、ＨＶウォータポンプ２３１０により、モータジェネレータ１４０およびＰＣＵ２２００とＨＶラジエーター２３３０との間を循環させて、モータジェネレータ１４０およびＰＣＵ２２００を冷却するシステムである。

この冷却システムは、上述した、ＨＶウォータポンプ２３１０、ＨＶラジエーター２３３０に加えて、モータジェネレータ１４０およびＰＣＵ２２００で吸熱した高温の冷却水をＨＶラジエーター２３３０へ送る配管であるＨＶラジエーター行き配管２３２０、ＨＶラジエーター２３３０にて熱交換されて水温が下げられた冷却水をＨＶラジエーター２３３０から戻す配管であるＨＶラジエーター戻り配管２３４０およびリザーバタンク２３００を含む。

リザーバタンク２３００は、冷却水の予備タンクとして機能するものであって、この冷却システムの配管内の冷却水の温度や冷却水が循環されることによる冷却配管の容積の変化に対応するために設けられる。さらに、具体的には、リザーバタンク２３１０がない場合において冷却配管の容積に対して冷却水の容量が不足すると、冷却配管にエアが噛み込む。このような場合には、この冷却システムの配管にエアが入り込むことになり、このエアがＨＶウォータポンプ２３１０に入り込み、ＨＶウォータポンプ２３１０がエアロックしてしまい、冷却水を循環させることができなくなる。このような事態を回避すべく、リザーバタンク２３１０が設けられる。

図３に示す冷却システムにおいては、冷却水は、ＨＶラジエーター２３３０、ＰＣＵ２２００、リザーバタンク２３００、ＨＶウォータポンプ２３１０、モータジェネレータ１４０の順で、循環される。なお、このＰＣＵ２２００は、モータジェネレータ１４０を駆動するためのＩＰＭを収納しているので、図３に示すように、モータジェネレータ１４０近傍に設けられている。その結果、この車両がフロントにエンジン１２０を搭載していると、モータジェネレータ１４０およびＰＣＵ２２００はエンジン１２０の近傍に設けられる。

なお、モータジェネレータ１４０およびＰＣＵ２２００の位置は、このような位置に限定されるものではない。さらに、冷却システムは、エンジン１２０の冷却システムとは別系統の冷却システムであるとして説明するが、本発明に係る制御装置で制御される冷却システムは、このようなものに限定されるものではない。すなわち、エンジン１２０の冷却システムと共用の冷却配管を用いるものであっても、配管は別に設けてラジエーターを共用するもの（すなわち、エンジン１２０のラジエーターとＨＶラジエーターとを共用）であっても、その他の共用の形態（ラジエーターのクリーングファンのみ共用する等々）であっても構わない。

図４を参照して、この冷却システムの制御ブロック図について説明する。図４に示すように、冷却水は、ＨＶラジエーター２３３０からＨＶラジエーター戻り配管２３４０を経由してＰＣＵ２２００へ、ＰＣＵ２２００からリザーバータンク導入側配管２５１０を経由してリザーバタンク２３００へ、リザーバタンク２３００からＨＶウォーターポンプ導入側配管２５４０を経由してＨＶウォーターポンプ２３１０へ、ＨＶウォーターポンプ２３１０からモータジェネレータ導入側配管２５００を経由してモータジェネレータ１４０へ、モータジェネレータ１４０からＨＶラジエーター行き配管２３２０を経由してＨＶラジエーター２３３０へ循環される。なお、冷却水は、この逆順で流れるものであっても構わない。さらに、冷却システムは、ＨＶラジエーター２３３０、ＰＣＵ２２００、リザーバタンク２３００、ＨＶウォーターポンプ２３１０で構成されるものに限定されない。モータジェネレータ１４０を冷却する機能を有するものであって、冷却システムの作動と停止とをＨＶ−ＥＣＵ３２０が制御できる（ＨＶウォーターポンプ２３１０の作動および停止を制御できる）ものであれば、特に限定されるものではない。

このような冷却システムを制御するＨＶ−ＥＣＵ３２０には、モータジェネレータ１４０に設けられた温度センサ２６２０から、モータジェネレータ１４０の最高温度（または代表温度）を示すＭＧ温度ＴＭＧ信号が入力される。なお、温度センサ２６２０は、モータジェネレータ１４０の内部であって、最高温度になる位置近傍に取り付けることが好ましい。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ３２０には、モータジェネレータ１４０とＨＶラジエーター２３３０とを接続するＨＶラジエーター行き配管２３２０に設けられた水温センサ２６１０から冷却水の温度を示す冷却水温ＴＨＷ信号が入力される。なお、水温センサ２６１０は、ＨＶラジエーター行き配管２３２０に設けられるものに限定されない。ＨＶラジエーター行き配管２３２０に水温センサ２６１０を設けると、この冷却システムにおける冷却水の最高温度を検出できる点で好ましい。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ３２０には、イグニッションスイッチ信号（以下、ＩＧ信号と記載する場合があり、このイグニッションスイッチ信号の代わりにシステム起動信号（ＲＥＡＤＹ信号）であってもよい）により起動される。イグニッションスイッチには、ＯＦＦ（オフ）位置と、ＡＣＣ位置、ＯＮ（オン）位置およびＳＴＡ（スタート）位置とがあり、イグニッションスイッチのポジションが、ＯＦＦ位置→ＡＣＣ位置→ＯＮ位置→ＳＴＡ位置の順に切り換えられ、ＳＴＡ位置からＯＮ位置へは自動的に戻るものとする。なお、このようなスイッチに、本発明の適用が限定されるものではない。たとえば、このようなイグニッションスイッチではなく、プッシュボタン式のシステム起動スイッチ（たとえば、ＲＥＡＤＹスイッチやＳＴＡＲＴスイッチと呼ばれる）が押されたことによりＨＶ−ＥＣＵ３２０は、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替えられたと判断するものでもよい。イグニッションスイッチがオフからオンに切り替えられると（ハイブリッドシステムの起動要求があると）、ハイブリッドシステムが起動する。

ＨＶ−ＥＣＵ３２０には、モータジェネレータ１４０の要求トルク信号が入力される。ここで、モータジェネレータ１４０の要求トルク信号は、たとえば、ＨＶ−ＥＣＵ３２０やエンジンＥＣＵを統合的に管理するＥＣＵにより、このハイブリッド車両に要求される駆動力が演算されて、その駆動力を実現するために、モータジェネレータ１４０単体（エンジン１２０の駆動力なし）から出力される駆動力や、エンジン１２０をアシストするためにモータジェネレータ１４０から出力される駆動力が算出されて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０にＭＧ要求トルク信号として入力される。なお、このような算出処理自体をＨＶ−ＥＣＵ３２０で行なうようにしても構わない。以下の説明においては、ＭＧ要求トルクの算出処理をＨＶ−ＥＣＵ３２０で行なうものとする。

このような本実施の形態に係る冷却システムを備えたハイブリッド車両の制御は、デジタル回路やアナログ回路の構成を主体としたハードウェアでも、ＨＶ−ＥＣＵ３２０に含まれるＣＰＵ（Central Processing Unit)およびメモリとメモリから読み出されてＣＰＵで実行されるプログラムとを主体としたソフトウェアでも実現することが可能である。一般的に、ハードウェアで実現した場合には動作速度の点で有利で、ソフトウェアで実現した場合には設計変更の点で有利であると言われている。以下においては、ソフトウェアとして制御装置を実現した場合を説明する。なお、このようなプログラムを記録した記録媒体についても本発明の一態様である。

図５を参照して、本実施の形態に係るハイブリッド車両を制御するために、ＨＶ−ＥＣＵ３２０が実行する、ＥＶ走行プログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、サブルーチンであって、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。また、このプログラムは、ＨＶ−ＥＣＵ３２０が起動した後の処理のみを記載している。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、ＥＶ走行中であるか否かを判断する。エンジン１２０を作動させないで、モータジェネレータ１４０のみでこのハイブリッド車両が走行しているＥＶ走行中であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１１０にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、ＭＧ要求トルクを算出する。このとき、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、たとえばアクセルペダル開度等に基づいて、モータジェネレータ１４０のみでこのハイブリッド車両を走行させるために必要なトルクを算出する。

Ｓ１２０にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、算出されたＭＧ要求トルクがＭＧ許容トルク（モータジェネレータ１４０で出力可能なトルクであって安全係数等が考慮されてメモリに記憶されている）よりも小さいか否かを判断する。算出されたＭＧ要求トルクがＭＧ許容トルクよりも小さいと（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１２０にてＮＯ）、処理はＳ２１０へ移される。

Ｓ１３０にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、走行用バッテリ２２０のＳＯＣを検出する。なお、走行用バッテリ２２０のＳＯＣは、バッテリＥＣＵ２６０において、たとえば電流積算法等により算出され、ＨＶ−ＥＣＵ３２０に送信され、ＨＶ−ＥＣＵ３２０が検出することになる。

Ｓ１４０にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが基準ＳＯＣよりも大きいか否か（十分に充電された状態であるか否か）を判断する。走行用バッテリ２２０のＳＯＣが基準ＳＯＣよりも大きいと（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、処理はＳ１５０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１４０にてＮＯ）、処理はＳ２１０へ移される。

Ｓ１５０にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、モータジェネレータ１４０の温度（ＭＧ温度）ＴＭＧを検出する。なお、モータジェネレータ１４０には、モータジェネレータ（１）１４０ＢとＭＧ（２）１４０Ａとがあるが、いずれのモータジェネレータの温度であっても、いずれか一方の温度であっても構わない。

Ｓ１６０にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、モータジェネレータ１４０の温度ＴＭＧがモータジェネレータ１４０の冷却を開始する温度（冷却開始温度）よりも高いか否かを判断する。この冷却開始温度は、メモリに記憶されている。さらに、この冷却開始温度は、外気温や冷却水温ＴＨＷをパラメータとして変化させるようにしても構わない。モータジェネレータ１４０の温度ＴＭＧがモータジェネレータ１４０の冷却開始温度よりも高いと（Ｓ１６０にてＹＥＳ）、処理はＳ１７０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１６０にてＮＯ）、処理はＳ２００へ移される。

Ｓ１７０にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、ＨＶウォーターポンプ２３１０を作動させる。すなわち、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、ＨＶウォーターポンプ２３１０のモータに作動指令信号を出力する。これにより、ハイブリッド冷却システムが作動を開始して、モータジェネレータ１４０を冷却する。

Ｓ１８０にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、ハイブリッド冷却システムが作動を開始した後のモータジェネレータ１４０の温度（ＭＧ温度）ＴＭＧを検出する。

Ｓ１９０にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、モータジェネレータ１４０の温度ＴＭＧがモータジェネレータ１４０の基準温度（冷却開始温度よりも高く設定されている）よりも低いか否かを判断する。この基準温度も、メモリに記憶されている。さらに、この基準温度は、外気温や冷却水温ＴＨＷをパラメータとして変化させるようにしても構わない。モータジェネレータ１４０の温度ＴＭＧがモータジェネレータ１４０の基準温度よりも低いと（Ｓ１９０にてＹＥＳ）、処理はＳ２００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１９０にてＮＯ）、処理はＳ２１０へ移される。

Ｓ２００にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、ＥＶ走行を継続する。Ｓ２１０にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、エンジン１２０の始動要求処理を実行して、ハイブリッド走行（またはＭＧ音後ＴＭＧが過度に高い時にはモータジェネレータ１４０を停止させてエンジン１２０のみによる走行とすることも好適である）に移行する。なお、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、エンジン１２０の始動要求処理として、エンジンＥＣＵ２８０にエンジン始動要求信号を出力する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるＨＶ_ＥＣＵ３２０により制御されるハイブリッド車両の動作について説明する。

このハイブリッド車両のシステム起動後に、運転者がＥＶスイッチ１１００を操作して、ＥＶ走行モードでこのハイブリッド車両が走行を開始する（Ｓ１００にてＹＥＳ）。モータジェネレータ１４０で出力すべきトルクが算出されて（Ｓ１１０）、その算出された要求出力トルクがモータジェネレータの許容トルクよりも小さければ、モータジェネレータのみでの走行が継続される（Ｓ１２０にてＹＥＳ）。

走行用バッテリ２２０の電力を用いてＥＶ走行しているので、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが検出されて（Ｓ１３０）、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが基準ＳＯＣよりも大きい限り、モータジェネレータのみでの走行が継続される（１４０にてＹＥＳ）。

モータジェネレータ１４０の温度ＴＭＧが検出されて（Ｓ１５０）、モータジェネレータ１４０の温度ＴＭＧが冷却開始温度よりも高くなければ（Ｓ１６０にてＮＯ）、そのままモータジェネレータ１４０のみでの走行が継続される（Ｓ２００）。一方、モータジェネレータ１４０の温度ＴＭＧが冷却開始温度よりも高ければ（Ｓ１６０にてＹＥＳ）、ＨＶウォーターポンプ２３１０が作動を開始する（Ｓ１７０）。これにより、ＨＶウォーターポンプ２３１０が、ＨＶラジエーター２３３０とモータジェネレータ１４０との間で冷却水を循環させて、モータジェネレータ１４０を冷却するハイブリッド冷却システムが作動を開始する。なお、この時点でも、モータジェネレータ１４０のみでの走行が継続されている。

ハイブリッド冷却システムが作動を開始した後、モータジェネレータ１４０の温度ＴＭＧが検出されて（Ｓ１８０）、モータジェネレータ１４０の温度ＴＭＧがモータジェネレータ１４０の基準温度（冷却開始温度よりも高い温度）よりも低いと、モータジェネレータのみでの走行が継続される（Ｓ２００）。一方、モータジェネレータ１４０の温度ＴＭＧがモータジェネレータ１４０の基準温度よりも高いと、モータジェネレータ１４０のみでの走行が継続されないで、エンジン１２０が始動されてハイブリッド走行が開始される（Ｓ２１０）。

以上のようにして、本実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置によると、モータジェネレータの温度に基づいて、ハイブリッド冷却システムを作動させるか否かを判断して、ハイブリッド冷却システムを作動させた後においてモータジェネレータの温度に基づいて、ＥＶ走行を継続するか否かを判断するようにした。このため、従来のハイブリッド車両よりも、ＥＶ走行可能な状態（エンジンを始動させなくてよい状態）を長くすることができ、運転者のＥＶ走行要求に対応することができる、特に、外部充電機能を備えた大容量バッテリを搭載してＥＶ走行が主体となるハイブリッド車両における商品性を高めることができる。

なお、上述した実施の形態においては、モータジェネレータの温度を用いてハイブリッド冷却システムの作動の要否およびＥＶ走行の可否を判断していたが、モータジェネレータの温度に代えて／加えて、ＰＣＵの温度を検出して、ＰＣＵの温度を用いて、ハイブリッド冷却システムの作動の要否およびＥＶ走行の可否を判断することも可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本実施の形態に係る制御装置を含む、ハイブリッド車両全体の制御ブロック図である。 動力分割機構を示す図である。 ハイブリッド車両の冷却システムの全体構成図である。 冷却システムの制御ブロック図である。 ＭＧ−ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示す図である。

符号の説明

１２０ エンジン、１４０ モータジェネレータ、１６０ 駆動輪、１８０ 減速機、２００ 動力分割機構、２２０ 走行用バッテリ、２４０ インバータ、２４２ 昇圧コンバータ、２６０ バッテリＥＣＵ、２８０ エンジンＥＣＵ、３００ ＭＧ−ＥＣＵ、３２０ ＨＶ−ＥＣＵ、１０００ システム起動スイッチ、１１００ ＥＶスイッチ、１２００ ＥＶ表示灯。

Claims (4)

1. エンジンおよび回転電機の少なくとも一方を走行源とするハイブリッド車両の制御装置であって、前記ハイブリッド車両は前記回転電機および前記回転電機の駆動回路の少なくとも一方を冷却する冷却機構を備え、前記ハイブリッド車両は前記エンジンを作動させないで前記回転電機のみにより走行することが可能であって、
   前記制御装置は、
   前記回転電機および前記駆動回路の少なくとも一方の温度を検出するための手段と、
   前記回転電機のみにより走行しているときの前記温度に基づいて、前記冷却機構を作動させるか否かを判断するための手段と、
   前記冷却機構を作動させた後における前記回転電機および前記駆動回路の少なくとも一方の温度に基づいて、前記内燃機関を作動させるか否かを判断するための判断手段とを含む、ハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記判断手段は、前記回転電機および前記駆動回路の少なくとも一方の温度が高いと、前記内燃機関を作動させると判断するための手段を含む、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記制御装置は、
   前記回転電機に電力を供給する蓄電機構の状態を検出するための検出手段と、
   前記蓄電機構の状態に基づいて、前記内燃機関を作動させるか否かを判断するための蓄電判断手段とをさらに含む、請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記蓄電機構は二次電池であって、
   前記検出手段は、前記二次電池のＳＯＣを検出するための手段を含み、
   前記蓄電判断手段は、前記ＳＯＣが低いと、前記内燃機関を作動させると判断するための手段を含む、請求項３に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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