JP2009100542A - 回転電機の制御装置、制御方法およびその方法をコンピュータで実現されるプログラムならびにそのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機の回転数および温度に応じて適切に回転電機の出力を制限する。
【解決手段】ＨＶ−ＥＣＵは、モータ回転数とモータ温度とを検出ステップ（Ｓ１００）と、マップを読み出して制限パターンを設定するステップ（Ｓ１０２）と、モータ温度が負荷率低下開始温度以上であると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、トルク指令値を制限するステップ（Ｓ１０６）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図９

Description

本発明は、回転電機に対する負荷を制限する制御に関し、特に、回転電機の回転数に応じて負荷の制限の態様を設定する技術に関する。

従来より、回転電機の出力を回転電機の温度および回転数に応じて制限する技術が公知である。たとえば、特開２０００−１８４５０２号公報（特許文献１）は、電動機の温度保護と電動機性能の向上を図る電動機制御装置を開示する。この電動機制御装置は、電動機の温度に応じて電動機の出力を制限する電動機制御装置において、電動機の回転数を検出する検出手段と、温度および回転数に応じて電動機の出力を制限する制御手段とを有することを特徴とする。

上述した公報に開示された電動機制御装置によると、電動機の温度保護を図るとともに、電動機性能の向上を図ることができる。
特開２０００−１８４５０２号公報

しかしながら、上述した公報に開示された電動機制御装置においては、回転電機の温度変化に対する回転電機の負荷を制限する度合（以下、制限率あるいは負荷制限率ともいう）の変化を一定にしつつ、回転数に応じて出力の制限を開始する温度を変化させているに過ぎない。そのため、回転数が上昇した場合には、回転電機の制限率が０％になる温度が低下するという問題がある。回転電機の回転数が上昇する場合においても、制限率が低下した状態においては、回転電機の損失は小さい。そのため、回転数の上昇に応じて制限率が０％になる温度も低下した場合、不必要に回転電機の出力を制限する可能性がある。

本発明は、上述した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、回転電機の回転数および温度に応じて適切に回転電機の出力を制限する回転電機の制御装置、制御方法およびその方法をコンピュータで実現されるプログラムならびにそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。

第１の発明に係る回転電機の制御装置は、回転電機の回転数を検出するための検出手段と、回転電機の温度を検出するための温度検出手段と、検出された回転数と検出された温度とに基づいて回転電機の負荷を制限する度合を設定するための設定手段と、設定された度合に基づいて回転電機を制御するための制御手段とを含む。設定手段は、検出された回転数に応じて回転電機の温度変化に対する度合の変化量が変化するように度合を設定するための手段を含む。第８の発明に係る回転電機の制御方法は、第１の発明に係る回転電機の制御装置と同様の構成を有する。

第１の発明によると、回転数の変化（増加あるいは低下）に応じて回転電機の負荷を制限する度合の変化量を増減することにより、負荷の制限が開始されてから負荷が完全に制限されるまでの温度範囲を変更することができる。そのため、たとえば、回転数が高くなるほど、温度変化に対する度合の変化を緩やかにすると、度合の変化を開始する回転電機の温度を低くしつつ、負荷が完全に制限されるときの回転電機の温度を回転数の変化前と略同一とすることができる。あるいは、回転数が低くなるほど、温度変化に対する度合の変化を急にすると、度合の変化を開始する回転電機の温度を高くしつつ、度合が０％となる回転電機の温度を回転数の変化前と略同一とすることができる。すなわち、回転電機の仕様あるいは損失に応じて負荷を制限する度合の変化の態様を適切に設定することにより、回転電機の温度保護を図りつつ、回転電機の出力が不必要に制限されることを防止することができる。したがって、回転電機の回転数および温度に応じて適切に回転電機の出力を制限する回転電機の制御装置および制御方法を提供することができる。

第２の発明に係る回転電機の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、設定手段は、検出された回転数が高くなるほど温度変化に対する度合の変化が緩やかになるように度合を設定するための手段を含む。第９の発明に係る回転電機の制御方法は、第２の発明に係る回転電機の制御装置と同様の構成を有する。

第２の発明によると、回転数が高くなるほど回転電機の温度変化に対する度合の変化が緩やかになるように度合が設定されることにより、負荷の制限を開始する回転電機の温度を低くして、負荷が完全に制限されるときの回転電機の温度を回転数の変化前と略同一とすることができる。そのため、回転電機の温度保護を図りつつ、回転電機の出力が不必要に制限されることを抑制することができる。

第３の発明に係る回転電機の制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、設定手段は、検出された回転数に応じて負荷の制限を開始する開始温度を設定するための温度設定手段を含む。第１０の発明に係る回転電機の制御方法は、第３の発明に係る回転電機の制御装置と同様の構成を有する。

第３の発明によると、たとえば、回転数が高くなるほど、温度変化に対する度合の変化を緩やかにしつつ、度合の変化を開始する回転電機の温度を低くすると、負荷が完全に制限されるときの回転電機の温度を回転数の変化前と略同一とすることができる。あるいは、回転数が高くなるほど、温度変化に対する度合の変化を急にしつつ、度合の変化を開始する回転電機の温度を高くすると、負荷が完全に制限されるときの回転電機の温度を回転数の変化前と略同一とすることができる。すなわち、回転電機の仕様あるいは損失に応じて負荷を制限する度合の変化の態様を適切に設定することにより、回転電機の温度保護を図りつつ、回転電機の出力が不必要に制限されることを抑制することができる。

第４の発明に係る回転電機の制御装置においては、第３の発明の構成に加えて、温度設定手段は、検出された回転数が高くなるほど開始温度を低くするための手段を含む。第１１の発明に係る回転電機の制御方法は、第４の発明に係る回転電機の制御装置と同様の構成を有する。

第４の発明によると、回転数が高くなるほど開始温度を低くすることにより、温度変化に対する度合の変化を緩やかにすると、負荷が完全に制限されるときの回転電機の温度を回転数の変化前と略同一とすることができる。そのため、回転電機の温度保護を図りつつ、回転電機の出力が不必要に制限されることを抑制することができる。

第５の発明に係る回転電機の制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、設定手段は、検出された回転数に応じて、回転電機の温度と度合との関係を示す複数のマップのうちのいずれか一つを選択するための手段と、検出された温度と選択されたマップとに基づいて度合を設定するための手段とを含む。第１２の発明に係る回転電機の制御方法は、第５の発明に係る回転電機の制御装置と同様の構成を有する。

第５の発明によると、複数のマップから回転数に対応したマップを選択して度合を設定することにより、回転電機の状態に対応した適切な度合を設定することができる。そのため、回転電機の温度保護を図りつつ、回転電機の出力を不必要に制限することを防止することができる。

第６の発明に係る回転電機の制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、設定手段は、検出された回転数、検出された温度および回転電機の回転数と回転電機の温度と度合との関係を示すマップに基づいて度合を設定するための手段を含む。第１３の発明に係る回転電機の制御方法は、第６の発明に係る回転電機の制御装置と同様の構成を有する。

第６の発明によると、回転電機の回転数と回転電機の温度と度合との関係を示すマップに基づいて度合を設定することにより、回転電機の状態に対応した適切な度合を設定することができる。そのため、回転電機の温度保護を図りつつ、回転電機の出力を不必要に制限することが防止される。

第７の発明に係る回転電機の制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、回転電機は、駆動源として車両に搭載される。第１４の発明に係る回転電機の制御方法は、第７の発明に係る回転電機の制御装置と同様の構成を有する。

第７の発明によると、車両に駆動源として搭載される回転電機に本発明を適用することにより、不必要に回転電機の出力を制限することを防止することができる。

第１５の発明に係るプログラムは、第８〜１４のいずれかの発明に係る回転電機の制御方法をコンピュータで実現されるプログラムであって、第１６の発明に係る記録媒体は、第８〜１４のいずれかの発明に係る回転電機の制御方法をコンピュータで実現されるプログラムを記録した媒体である。

第１５または第１６の発明によると、コンピュータ（汎用でも専用でもよい）を用いて、第８〜１４のいずれかの発明に係る回転電機の制御方法を実現することができる。

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が適用されるハイブリッド車両の制御ブロック図を説明する。

ハイブリッド車両は、駆動源としての、たとえばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関（以下、単にエンジンという）１２０と、回転電機であるモータジェネレータ（ＭＧ）１４０を含む。なお、図１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１４０Ａとジェネレータ１４０Ｂ（あるいはモータジェネレータ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１４０Ａがジェネレータとして機能したり、ジェネレータ１４０Ｂがモータとして機能したりする。

また、本実施の形態においては、回転電機が搭載される車両であればよく、特にハイブリッド車両に限定されるものではない。たとえば、回転電機が搭載されたエンジン車両であってもよいし、回転電機を駆動源とする電気自動車や燃料電池車両であってもよい。

エンジン１２０の吸気通路１２２には、吸入空気のほこりを捕捉するエアクリーナー１２２Ａ、エアクリーナー１２２Ａを通ってエンジン１２０に吸入される空気量を検知するエアフローメータ１２２Ｂ、エンジン１２０に吸入される空気量を調整するためのバルブである電子スロットルバルブ１２２Ｃが設けられている。電子スロットルバルブ１２２Ｃにはスロットルポジションセンサが設けられている。エンジンＥＣＵ２８０には、エアフローメータ１２２Ｂにより検知された吸入空気量や、スロットルポジションセンサにより検知された電子スロットルバルブ１２２Ｃの開度等が入力される。

エンジン１２０には、複数の気筒および各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置１３０が設けられる。燃料噴射装置１３０は、エンジンＥＣＵ２８０からの燃料噴射制御信号に基づいて各気筒に対して適切な時期に適切な量の燃料を噴射する。

また、エンジン１２０の排気通路１２４には、三元触媒コンバータ１２４Ｂと、三元触媒コンバータ１２４Ｂに導入される排気における空燃比（Ａ／Ｆ）を検知する空燃比センサ１２４Ａと、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度を検知する触媒温度センサ１２４Ｃと、消音器１２４Ｄとが設けられている。エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）２８０には、空燃比センサ１２４Ａにより検知された三元触媒コンバータ１２４Ｂに導入される排気の空燃比や、触媒温度センサ１２４Ｃにより検知された三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度等が入力される。

なお、空燃比センサ１２４Ａは、エンジン１２０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。本実施の形態において、空燃比センサ１２４Ａは、検出素子を有し、エンジン１２０の排出ガスの検出素子への接触によりエンジン１２０の空燃比に対応した信号を出力する。なお、空燃比センサ１２４Ａとしては、エンジン１２０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ２センサを用いてもよい。

また、エンジンＥＣＵ２８０には、エンジン１２０の冷却水の温度を検知する水温検知センサ３６０からエンジン冷却水温を示す信号が入力される。エンジン１２０の出力軸には、クランクポジションセンサ３８０が設けられており、エンジンＥＣＵ２８０には、クランクポジションセンサ３８０から出力軸の回転数を示す信号が入力される。

ハイブリッド車両には、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とジェネレータ１４０Ｂとの２経路に分配する動力分割機構（たとえば、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１４０Ａおよびジェネレータ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の充放電状態を管理制御するバッテリ制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵ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。なお、走行用バッテリではなくキャパシタ等の蓄電機構であってもよい。

本実施の形態においては、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間にはコンバータ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やモータジェネレータ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１４０Ａやモータジェネレータ１４０Ｂに電力を供給するときには、コンバータ２４２で電力を昇圧する。このコンバータ２４２には平滑コンデンサが内蔵されており、コンバータ２４２が昇圧動作を行なう際には、この平滑コンデンサに電荷が蓄えられる。

なお、図１においては、各ＥＣＵを別構成しているが、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）。

運転席にはアクセルペダル（図示せず）が設けられており、アクセルポジションセンサ（図示せず）は、アクセルペダルの踏込み量を検知する。アクセルポジションセンサは、アクセルペダルの踏込み量を示す信号をＨＶ−ＥＣＵ３２０に出力する。ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、踏込み量に対応する要求駆動力に応じて、モータ１４０Ａ、ジェネレータ１４０ＢおよびエンジンＥＣＵ２８０を介してエンジン１２０の出力あるいは発電量を制御する。

さらに、車速センサ３３０は、車両の速度に関連した物理量を検出するセンサである。「車両の速度に関連した物理量」とは、たとえば、車輪軸の回転数であってもよいし、トランスミッションの出力軸の回転数であってもよい。車速センサ３３０は、検出した物理量をエンジンＥＣＵ２８０に送信する。

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。

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、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は、モータジェネレータ１４０のモータ１４０Ａのみによりハイブリッド車両の走行を行ない、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、他方でジェネレータ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１４０Ａに供給してモータ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の出力を増加してジェネレータ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。もちろん、低速走行時でも必要に応じてエンジン１２０の駆動力を増加する制御を行なう場合もある。たとえば、上述のように走行用バッテリ２２０の充電が必要な場合や、エアコン等の補機を駆動する場合や、エンジン１２０の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。

さらに、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、車両の運転状態や走行用バッテリ２２０の状態によっては、燃費を向上させるために、エンジン１２０を停止させる。そして、その後も車両の運転状態や走行用バッテリ２２０の状態を検知して、エンジン１２０を再始動させる。このように、このエンジン１２０は間欠運転され、従来の車両（エンジンしか搭載していない車両）においては、イグニッションスイッチがＳＴＡＲＴ位置にまで回されてエンジンが始動すると、イグニッションスイッチがＯＮ位置からＡＣＣ位置またはＯＦＦ位置にされるまでエンジンが停止しない点で異なる。

ＭＧ温度センサ３７０は、モータ（ＭＧ（２））１４０Ａの温度を検出する。なお、ＭＧ温度センサ３７０の温度検出の対象物は、モータ１４０Ａの構成部品であれば、特に限定されるものではないが、たとえば、モータ１４０Ａのコイルである。ＭＧ温度センサ３７０は、モータ１４０Ａの温度に対応する信号をＨＶ−ＥＣＵ３２０に送信する。ＭＧ温度センサ３７０は、たとえば、サーミスタである。

ＭＧ回転数センサ３７２は、モータ１４０Ａの回転数を検出する。ＭＧ回転数センサ３７２は、モータ１４０Ａの回転数に対応する信号をＨＶ−ＥＣＵ３２０に送信する。ＭＧ回転数センサ３７２は、たとえば、レゾルバである。

なお、モータ１４０Ａの温度に対応する信号およびモータ１４０Ａの回転数に対応する信号は、ＭＧ−ＥＣＵ３００を経由してＨＶ−ＥＣＵ３２０に入力されるようにしてもよい。

ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、モータ１４０Ａの温度に基づいてモータ１４０Ａの制限負荷率（％）を設定する。制限負荷率は、１００％がモータ１４０Ａの出力が制限されない状態に対応し、０％がモータ１４０Ａの負荷が完全に制限されてモータ１４０Ａに電力が供給されない状態に対応する。なお、本実施の形態においては、ＨＶ−ＥＣＵ３２０が制限負荷率に基づいてモータ１４０Ａの負荷を制限する制御を実施するとして説明するが、特に制限負荷率に限定されるものではなく、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、モータ１４０Ａの状態に基づいて設定されたモータ１４０Ａの負荷を制限する度合に基づいてモータ１４０Ａの負荷を制限する制御を実施するようにしてもよい。

たとえば、ＨＶ−ＥＣＵ３２０が、図２に示すようなモータ１４０Ａの温度とモータ１４０Ａの制限負荷率との関係を示すマップとＭＧ温度センサ３７０により検出された温度とから制限負荷率を設定する場合を想定する。図２において縦軸は、制限負荷率を示し、横軸は、モータ１４０Ａの温度を示す。

図２に示すマップは、モータ１４０Ａの温度が１６０℃になるまでは、制限負荷率が１００％に設定され、モータ１４０Ａの出力が制限されないが、モータ１４０Ａの温度が１６０℃を超えると制限負荷率がモータ１４０Ａの温度上昇に対して線形に低下し、モータ１４０Ａの温度が１８０℃以上になると制限負荷率が０％に設定されることを示す。

しかしながら、モータ１４０Ａの回転数に関わらず、図２に示すマップを用いて制限負荷率を設定する場合においては、モータ１４０Ａの回転数が低い場合にも不必要に制限負荷率を低下する場合がある。

図３に示すように、回転数が低くなるほどモータ１４０Ａにおける損失は低くなる。同様に、モータ１４０Ａの出力トルクが低いほどモータ１４０Ａにおける損失は低くなる。図３において縦軸は、モータ１４０の出力トルクを示し、横軸はモータ１４０Ａの回転数を示す。また、図３の図中に示される複数の曲線（実線）は、モータ１４０Ａにおける等損失ラインを示し、回転数が低回転側になるほど、また、出力トルクが低くなるほど損失は低く、回転数が高回転側になるほど、また、出力トルクが高くなるほど損失が高くなることを示す。

図３に示すように、回転数Ｒａ時のモータ１４０Ａの損失は、回転数Ｒａよりも大きい回転数Ｒｂ時のモータ１４０Ａの損失よりも小さい。そのため、図２に示すような回転数に依存しないマップを用いる場合においては、モータ１４０Ａの回転数Ｒａ時に不必要に制限負荷率を低下する場合がある。

すなわち、回転数Ｒａ時であって、出力トルクがＡである場合のモータ１４０Ａにおける損失は、回転数Ｒｂ時であって、出力トルクがＡである場合のモータ１４０Ａにおける損失よりも低い。

同様に、回転数Ｒａ時であって、出力トルクがＢである場合のモータ１４０Ａにおける損失は、回転数Ｒｂ時であって、出力トルクがＢである場合のモータ１４０Ａにおける損失よりも低い。

したがって、回転数に依存せずに図２に示すマップを用いてモータ１４０Ａの温度に応じて制限負荷率を設定すると、モータ１４０Ａを不必要に制限する可能性がある。

そこで、本発明は、ＨＶ−ＥＣＵ３２０が、モータ１４０Ａの回転数に応じてモータ１４０Ａの温度変化に対する制限負荷率の変化量が変化するように制限負荷率を設定する点に特徴を有する。

具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、モータ１４０Ａの回転数が高くなるほどモータ１４０Ａの温度変化に対する制限負荷率の変化が緩やかになるように制限負荷率を設定する。

また、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、モータ１４０Ａの回転数に応じて制限負荷率の低下を開始する開始温度を設定する。具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、モータ１４０Ａの回転数が高くなるほど開始温度を低くする。

本実施の形態において、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、モータ１４０Ａの回転数に応じて、モータ１４０Ａの温度と制限負荷率との関係を示す複数のマップのうちのいずれか一つを選択して、モータ１４０Ａの温度と選択されたマップとに基づいて制限負荷率を設定する。

なお、本実施の形態において、ＨＶ−ＥＣＵ３２０が制限負荷率を設定するものとして説明するが、ＭＧ−ＥＣＵ３００が制限負荷率を設定するようにしてもよいし、ＨＶ−ＥＣＵ３２０とＭＧ−ＥＣＵ３００とを統合したＥＣＵが制限負荷率を設定するようにしてもよい。

図４に、本実施の形態に係る回転電機の制御装置であるＨＶ−ＥＣＵ３２０の機能ブロック図を示す。ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、入力インターフェース（以下、入力Ｉ／Ｆと記載する）３５０と、演算処理部４００と、記憶部５００と、出力インターフェース（以下、出力Ｉ／Ｆと記載する）６００とを含む。

入力Ｉ／Ｆ３５０は、ＭＧ温度センサ３７０からのモータ温度信号と、ＭＧ回転数センサ３７２からのモータ回転数信号とを受信して、演算処理部４００に送信する。

演算処理部４００は、制限パターン設定部４０２と、開始温度判定部４０４と、トルク制限部４０６とを含む。

制限パターン設定部４０２は、ＭＧ回転数信号に基づいて複数の２次元マップのうちのいずれか一つを記憶部５００から読み出して、今回の計算に用いる制限パターンとして設定する。図５に示すように、たとえばモータ１４０Ａが０よりも大きい回転数の範囲において回転数Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）が予め設定される。Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）は、等間隔で設定されてもよいし、異なる間隔で設定されてもよい。また、「ｎ」は、少なくとも２以上の値であれば、特に限定されるものではない。また、本実施の形態においては、回転数Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）は、０ｒｐｍ〜９０００ｒｐｍの間の範囲内の回転数であるが、特に、０ｒｐｍ〜９０００ｒｐｍの間の範囲内に限定されるものではない。

回転数Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）のそれぞれにおいて、回転数に対応するトルクと損失との関係に基づいてモータ１４０Ａの温度と制限負荷率との関係を示す２次元マップが予め作成される。２次元マップの作成は、実験的および／または設計的に適合すればよい。回転数Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）に対応するｎ個の２次元マップは、予め記憶部５００に記憶される。

複数の２次元マップは、たとえば、図６〜図８に例示的に示される。図６に示すように、回転数Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）のうちの最も低回転側の回転数Ｒ（１）に対応する２次元マップは、モータ１４０Ａの温度が１７５℃になるまでは、制限負荷率が１００％に設定され、モータ１４０Ａの出力が制限されないが、モータ１４０Ａの温度が１７５℃を超えると制限負荷率がモータ１４０Ａの温度上昇に対して線形に低下し、モータ１４０Ａの温度が１８０℃以上になると制限負荷率が０％に設定されることを示す。

また、図７に示すように、回転数Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）のうちの略中間の回転数Ｒ（５）に対応する２時限マップは、モータ１４０Ａの温度が１７０℃になるまでは、制限負荷率が１００％に設定され、モータ１４０Ａの出力が制限されないが、モータ１４０Ａの温度が１７０℃を超えると制限負荷率がモータ１４０Ａの温度上昇に対して線形に低下し、モータ１４０Ａの温度が１８０℃以上になると制限負荷率が０％に設定されることを示す。

さらに、図８に示すように、回転数Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）のうちの最も高回転側の回転数Ｒ（ｎ）に対応する２次元マップは、モータ１４０Ａの温度が１５０℃になるまでは、制限負荷率が１００％に設定され、モータ１４０Ａの出力が制限されないが、モータ１４０Ａの温度が１５０℃を超えると制限負荷率がモータ１４０Ａの温度上昇に対して線形に低下を開始し、モータ１４０Ａの温度が１８０℃以上になると制限負荷率が０％に設定されることを示す。

なお、図６〜図８に示される、制限負荷率の低下を開始する開始温度と制限負荷率が０％となる温度は、例示であって、これらの温度に特に限定されるものではなく、モータ１４０Ａの仕様に応じて、実験的および／または設計的に設定されればよい。

図６〜図８に示すように、回転数Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）に対応する複数の２次元マップは、モータ１４０Ａの温度変化に対する制限負荷率の変化量が、モータ１４０Ａの回転数が高くなるほど緩やかになるように設定される。すなわち、複数の２次元マップは、回転数が上昇するほど温度変化に対する制限負荷率の変化量の絶対値が小さくなるように作成される。また、回転数Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）に対応する複数の２次元マップは、モータ１４０Ａの回転数が高くなるほど制限負荷率の低下が開始される温度が低くなるように設定される。

制限パターン設定部４０２は、ＭＧ回転数信号に基づいてｎ個の２次元マップのうちのいずれか一つを選択する。制限パターン設定部４０２は、回転数Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）に対応するｎ個の２次元マップのうち、現在のモータ１４０Ａの回転数に最も近い回転数に対応する２次元マップを選択する。

なお、制限パターン設定部４０２は、回転数Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）に対応するｎ個の２次元マップのうち、現在のモータ１４０Ａの回転数に最も近い回転数に対応する２次元マップと２番目に近い回転数に対応する２次元マップとを記憶部５００から読み出して、現在のモータ１４０Ａの回転数に対応する２次元マップを線形補間等の補正により作成するようにしてもよい。

開始温度判定部４０４は、設定された制限パターンとモータ温度信号とに基づいて制限負荷率の低下を開始する開始温度以上であるか否かを判定する。開始温度判定部４０４は、設定された制限パターンから開始温度を算出する。なお、開始温度判定部４０４は、たとえば、制限負荷率の低下を開始する温度であると判定すると、開始判定フラグをオンするようにしてもよい。

トルク制限部４０６は、モータ１４０Ａの温度が制限負荷率の低下を開始する温度以上であると、設定された制限パターンに基づいて制限負荷率を設定して、設定された制限負荷率に基づいてモータ１４０Ａを制御する。

具体的には、トルク制限部４０６は、車両の走行状態に基づく出力トルクの指令値と設定された制限負荷率とに基づいてモータ制御信号を生成して、出力Ｉ／Ｆ６００を経由してＨＶ−ＥＣＵ３２０に送信する。

また、本実施の形態において、制限パターン設定部４０２と、開始温度判定部４０４と、トルク制限部４０６とは、いずれも演算処理部４００であるＣＰＵが記憶部５００に記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。

記憶部５００には、各種情報、プログラム、しきい値、マップ等が記憶され、必要に応じて演算処理部４００からデータが読み出されたり、格納されたりする。

以下、図９を参照して、本実施の形態に係る回転電機の制御装置であるＨＶ−ＥＣＵ３２０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、モータ１４０Ａの回転数と温度とを検出する。

Ｓ１０２にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、検出された回転数に応じて、複数の２次元マップのうちいずれか一つのマップを読み出して、制限パターンを設定する。

Ｓ１０４にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、検出されたモータ１４０Ａの温度が、設定された制限パターンから算出される、制限負荷率の低下を開始する開始温度以上であるか否かを判定する。モータ１４０Ａの温度が開始温度以上であると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。もしそうでないと（Ｓ１０４にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０６にて、ＨＶ−ＥＣＵ３２０は、制限パターンに基づいて検出されたモータ１４０Ａの温度に対応した制限負荷率を設定して、モータ１４０Ａを制御する。

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回転電機の制御装置であるＨＶ−ＥＣＵ３２０の動作について説明する。

モータ１４０Ａを駆動して車両が走行している場合を想定する。車両の走行中において、モータ１４０Ａの回転数と温度とが検出される（Ｓ１００）。

検出された回転数に基づいて回転数Ｒ（１）〜Ｒ（ｎ）に対応する複数の２次元マップのうちのいずれか一つが読み出されて、制限パターンが設定される（Ｓ１０２）。

検出されたモータ１４０Ａの温度が設定された制限パターンにおける開始温度以上でないと（Ｓ１０４にてＮＯ）、車両は、モータ１４０Ａの出力が制限されることなく走行する。

一方、検出されたモータ１４０Ａの温度が制限パターンにおける開始温度以上であると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、制限パターンに基づいて制限負荷率が１００％よりも小さい値が設定され、設定された制限負荷率に基づいてモータ１４０Ａが制御される。

制限負荷率は、モータ１４０Ａの温度上昇に対して制限負荷率が線形に低下するように設定される。また、制限負荷率は、モータ１４０Ａの回転数が高くなるほど開始温度が低くなるように設定され、モータ１４０Ａの回転数が低くなるほど開始温度が高くなるように設定される。

そのため、モータ１４０Ａの回転数が高くなるほどモータ１４０Ａにおいて回転数が低い場合よりも低い温度で制限負荷率の低下が開始されるため、モータ１４０Ａにおける損失が大きい作動領域での作動が制限され、モータ１４０Ａの温度保護が図れる。また、回転数の変化前と略同じ温度で制限負荷率が０％になるため、モータ１４０Ａの出力が不必要に制限されることが防止される。

また、モータ１４０Ａの回転数が低くなるほどモータ１４０Ａにおいて回転数が高い場合よりも高い温度で制限負荷率の低下が開始されるため、モータ１４０Ａにおける損失が小さい作動領域での作動の制限の度合が小さくなるため、モータ１４０Ａの出力が不必要に制限されることが防止される。

以上のようにして、本実施の形態に係る回転電機の制御装置によると、モータの回転数の変化（増加あるいは低下）に応じてモータの温度変化に対する制限負荷率の変化量を増減することにより、制限負荷率の低下が開始されてから０％となるまでの温度範囲を変更することができる。

そのため、モータの回転数が高くなるほど、モータの温度変化に対する制限負荷率の変化が緩やかになるように制限負荷率を設定することにより、制限負荷率の低下を開始する回転電機の温度を低くしつつ、制限負荷率が０％となる回転電機の温度を回転数の変化前と略同一とすることができる。

あるいは、回転数が低くなるほど、温度変化に対する制限負荷率の変化を急にすると、制限負荷率の変化を開始する回転電機の温度を高くしつつ、制限負荷率が０％となる回転電機の温度を回転数の変化前と略同一とすることができる。

すなわち、モータの仕様あるいは損失に応じて制限負荷率の低下の態様を適切に設定することにより、モータの温度保護を図りつつ、モータの出力が不必要に制限されることを防止することができる。したがって、回転電機の回転数および温度に応じて適切に回転電機の出力を制限する回転電機の制御装置、制御方法およびその方法をコンピュータで実現されるプログラムならびにそのプログラムを記録した記録媒体を提供することができる。

複数のマップから回転数に対応したマップを選択して制限負荷率を設定することにより、モータの状態に対応した適切な制限負荷率を設定することができる。そのため、モータの出力を不必要に制限することを防止することができる。

なお、本実施の形態においては、図６〜図８に示されるような複数の２次元マップを用いて制限負荷率を設定するとして説明したが、複数の２次元マップに代えて回転電機の回転数と回転電機の温度と制限負荷率との関係を示すマップに基づいて制限負荷率を設定するようにしてもよい。あるいは、回転数に対応した少なくとも制限負荷率の低下を開始する開始温度とモータ１４０Ａの温度変化に対する制限負荷率の変化量（減少量）とを含む複数の制限情報から検出されたモータの回転数に対応する制限情報に基づいて制限負荷率を設定するようにしてもよいし、または、検出されたモータの回転数に基づいて表あるいは数式等を用いて制限負荷率を設定するようにしてもよい。このようにしても、モータの状態に対応した適切な制限負荷率を設定することができるため、モータの出力を不必要に制限することが防止される。

また、本実施の形態においては、本発明がモータ１４０Ａに対して適用される場合について説明したが、発電機であるジェネレータ（ＭＧ（１））１４０Ｂに対して適用するようにしてもよい。また、本発明は、車両等の移動体に搭載された回転電機に限定して適用されるものではなく、周知な回転電機の負荷制限制御に適用するようにしてもよい。

本実施の形態においては、設定された制限パターンから制限負荷率を低下する開始温度を算出して、検出された回転電機の温度が開始温度以上であれば、制限パターンに基づいて出力トルクを制限するとして説明したが、特に制限パターンから開始温度を算出することに限定されるものではなく、設定された制限パターンにしたがって、回転電機の負荷を制限する制御を行なうようにしてもよい。

さらに、本実施の形態においては、回転数が高くなるほど制限負荷率の変化が緩やかになるように制限負荷率を設定するとして説明したが、特にこれに限定されるものではなく、回転電機の仕様あるいは損失に対応させて、回転数が高くなるほど制限負荷率の変化を急にしてもよいし、回転数が低くなるほど制限負荷率の変化を緩やかにしてもよい。

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ハイブリッド車両の制御ブロック図である。 モータ温度と制限負荷率との関係を示す図（その１）である。 モータの回転数とトルクと損失との関係を示す図（その１）である。 本実施の形態に係る回転電機の制御装置であるＨＶ−ＥＣＵの機能ブロック図である。 モータの回転数とトルクと損失との関係を示す図（その２）である。 モータ温度と制限負荷率との関係を示す図（その２）である。 モータ温度と制限負荷率との関係を示す図（その３）である。 モータ温度と制限負荷率との関係を示す図（その４）である。 本実施の形態に係る回転電機の制御装置であるＨＶ−ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１２０ エンジン、１２２ 吸気通路、１２２Ａ エアクリーナー、１２２Ｂ エアフローメータ、１２２Ｃ 電子スロットルバルブ、１２４ 排気通路、１２４Ａ 空燃比センサ、１２４Ｂ 三元触媒コンバータ、１２４Ｃ 触媒温度センサ、１２４Ｄ 消音器、１３０ 燃料噴射装置、１４０ モータジェネレータ、１４０Ａ モータ、１４０Ｂ 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 コンバータ、２６０ バッテリＥＣＵ、２８０ エンジンＥＣＵ、３００ ＭＧ−ＥＣＵ、３２０ ＨＶ−ＥＣＵ、３３０ 車速センサ、３５０ 入力Ｉ／Ｆ、３６０ 水温検知センサ、３７０ ＭＧ温度センサ、３７２ ＭＧ回転数センサ、３８０ クランクポジションセンサ、４００ 演算処理部、４０２ 制限パターン設定部、４０４ 開始温度判定部、４０６ トルク制限部、５００ 記憶部、６００ 出力Ｉ／Ｆ。

Claims (16)

1. 回転電機の回転数を検出するための検出手段と、
   前記回転電機の温度を検出するための温度検出手段と、
   前記検出された回転数と前記検出された温度とに基づいて前記回転電機の負荷を制限する度合を設定するための設定手段と、
   前記設定された度合に基づいて前記回転電機を制御するための制御手段とを含み、
   前記設定手段は、前記検出された回転数に応じて前記回転電機の温度変化に対する前記度合の変化量が変化するように前記度合を設定するための手段を含む、回転電機の制御装置。
2. 前記設定手段は、前記検出された回転数が高くなるほど前記温度変化に対する前記度合の変化が緩やかになるように前記度合を設定するための手段を含む、請求項１に記載の回転電機の制御装置。
3. 前記設定手段は、前記検出された回転数に応じて前記負荷の制限を開始する開始温度を設定するための温度設定手段を含む、請求項１または２に記載の回転電機の制御装置。
4. 前記温度設定手段は、前記検出された回転数が高くなるほど前記開始温度を低くするための手段を含む、請求項３に記載の回転電機の制御装置。
5. 前記設定手段は、
   前記検出された回転数に応じて、前記回転電機の温度と前記度合との関係を示す複数のマップのうちのいずれか一つを選択するための手段と、
   前記検出された温度と前記選択されたマップとに基づいて前記度合を設定するための手段とを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の回転電機の制御装置。
6. 前記設定手段は、前記検出された回転数、前記検出された温度および前記回転電機の回転数と前記回転電機の温度と前記度合との関係を示すマップに基づいて前記度合を設定するための手段を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の回転電機の制御装置。
7. 前記回転電機は、駆動源として車両に搭載される、請求項１〜６のいずれかに記載の回転電機の制御装置。
8. 回転電機の回転数を検出するステップと、
   前記回転電機の温度を検出するステップと、
   前記検出された回転数と前記検出された温度とに基づいて前記回転電機の負荷を制限する度合を設定する設定ステップと、
   前記設定された度合に基づいて前記回転電機を制御する制御ステップとを含み、
   前記設定ステップは、前記検出された回転数に応じて前記回転電機の温度変化に対する前記度合の変化量が変化するように前記度合を設定するステップを含む、回転電機の制御方法。
9. 前記設定ステップは、前記検出された回転数が高くなるほど前記温度変化に対する前記度合の変化が緩やかになるように前記度合を設定するステップを含む、請求項８に記載の回転電機の制御方法。
10. 前記設定ステップは、前記検出された回転数に応じて前記負荷の制限を開始する開始温度を設定する温度設定ステップを含む、請求項８または９に記載の回転電機の制御方法。
11. 前記温度設定ステップは、前記検出された回転数が高くなるほど前記開始温度を低くするステップを含む、請求項１０に記載の回転電機の制御方法。
12. 前記設定ステップは、
    前記検出された回転数に応じて、前記回転電機の温度と前記度合との関係を示す複数の２次元マップのうちのいずれか一つを選択するステップと、
    前記検出された温度と前記選択された２次元マップとに基づいて前記度合を設定するステップとを含む、請求項８〜１１のいずれかに記載の回転電機の制御方法。
13. 前記設定ステップは、前記検出された回転数、前記検出された温度および前記回転電機の回転数と前記回転電機の温度と前記度合との関係を示す３次元マップに基づいて前記度合を設定するステップを含む、請求項８〜１１のいずれかに記載の回転電機の制御方法。
14. 前記回転電機は、駆動源として車両に搭載される、請求項８〜１３のいずれかに記載の回転電機の制御方法。
15. 請求項８〜１４のいずれかに記載の回転電機の制御方法をコンピュータで実現されるプログラム。
16. 請求項８〜１４のいずれかに記載の回転電機の制御方法をコンピュータで実現されるプログラムを記録した記録媒体。

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