JP2013051786A

JP2013051786A - 自動車

Info

Publication number: JP2013051786A
Application number: JP2011187767A
Authority: JP
Inventors: Yumi Shono; 由美正野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2013-03-14

Abstract

【課題】冷却液の温度を検出することなく冷却液の温度を推定する。
【解決手段】車両が走行停止した状態で所定の長時間Ｔ１が経過したとき以降に、電動ポンプが一定トルクで回転するよう電動ポンプを制御するトルク制御を実行すると共に、トルク制御を実行したときの電動ポンプの回転数Ｎｐおよび外気温に基づいて冷却水の濃度Ｃｗを学習する。そして、電動ポンプの回転駆動を伴って車両が走行している最中に予め定められた停止可能条件が成立したときに、電動ポンプを駆動停止すると共に電動ポンプを駆動停止してから所定時間Ｔ２が経過したときの電動ポンプの回転数Ｎｐを検出し、検出した電動ポンプの回転数Ｎｐに基づいて冷却水の流速Ｖｗｐを算出することにより冷却水の粘度Ｖｉｓを算出し、学習された冷却水の濃度Ｃｗと算出した冷却水の粘度Ｖｉｓとに基づいて冷却水の温度Ｔｗｐを推定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車に関し、詳しくは、走行用モータと、走行用モータを駆動するインバータと、走行用モータとインバータとを含む循環経路を冷却液が循環するよう冷却液を圧送する電動ポンプを有する冷却システムと、を備える自動車に関する。

従来、この種の自動車としては、走行用のモータ（ＭＧ２）を含む２つのモータと、２つのモータを駆動する２つのインバータと、インバータのパワー素子を含むチップを冷却水により冷却するための冷却通路とを備え、各モータに流れる電流値を検出すると共に各インバータのチップ温度を測定して冷却水の温度を推定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、各モータに流れる電流値に基づいて各インバータのパワー素子の温度上昇を推定し、推定したパワー素子の温度上昇と温度センサにより測定された各インバータのチップ温度とに基づいて各パワー素子毎に冷却水の推定水温を算出し、算出した複数の推定水温を用いて冷却水温を確定することにより、冷却水の温度センサを用いることなく冷却水の温度を推定している。

特開２００４−２５７８２１号公報

上述の自動車のように、冷却水の温度センサを用いることなく冷却水の温度を推定するものとすると、温度センサを削減することで部品点数を低減することができる。また、冷却水の温度を取得するために、冷却水の温度センサを用いる手法とこの温度センサを用いることなく推定する手法との２つの手法を採用すると、センサの異常等により一方の手法では正しい温度が得られない場合でも他方の手法により正しい冷却水の温度を取得することができる。このように、冷却水の温度センサを用いることなく冷却水の温度を推定することは種々の利点があるが、インバータのチップ温度を正しく検出することができない場合などを考えると、上述の手法とは異なる手法によって冷却水の温度を推定できるようにすることがより好ましい。

本発明の自動車は、冷却液の温度を検出することなく冷却液の温度を推定することを主目的とする。

本発明の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の自動車は、
走行用モータと、前記走行用モータを駆動するインバータと、前記走行用モータと前記インバータとを含む循環経路を冷却液が循環するよう該冷却液を圧送する電動ポンプを有する冷却システムと、を備える自動車において、
車両が走行を停止した状態で所定の長時間が経過したとき以降に、前記電動ポンプが一定のトルクで回転するよう該電動ポンプを制御するトルク制御を実行すると共に前記トルク制御を実行したときの前記電動ポンプの回転数を外気温と共に取得し、前記トルク制御を実行したときの前記電動ポンプの回転数および外気温と前記冷却液の濃度との予め定められた第１の関係に前記取得した電動ポンプの回転数および外気温を適用して前記冷却液の濃度を取得する冷却液濃度取得手段と、
前記電動ポンプの回転駆動を伴って車両が走行している最中に予め定められた停止可能条件が成立したとき、前記電動ポンプを駆動停止すると共に前記電動ポンプを駆動停止してから所定時間が経過したときの該電動ポンプの回転数を取得し、前記取得した電動ポンプの回転数に基づいて前記冷却液の流速を算出することにより該冷却液の粘度を算出し、前記冷却液の濃度と粘度と温度との予め定められた第２の関係に前記取得された冷却液の濃度と前記算出した冷却液の粘度とを適用して前記冷却液の温度を推定する冷却液温度推定手段と、
を備えることを特徴とする。

この本発明の自動車では、車両が走行を停止した状態で所定の長時間が経過したとき以降に、電動ポンプが一定のトルクで回転するよう電動ポンプを制御するトルク制御を実行すると共にトルク制御を実行したときの電動ポンプの回転数を外気温と共に取得し、トルク制御を実行したときの電動ポンプの回転数および外気温と冷却液の濃度との予め定められた第１の関係に取得した電動ポンプの回転数および外気温を適用して冷却液の濃度を取得する。そして、電動ポンプの回転駆動を伴って車両が走行している最中に予め定められた停止可能条件が成立したとき、電動ポンプを駆動停止すると共に電動ポンプを駆動停止してから所定時間が経過したときの電動ポンプの回転数を取得し、取得した電動ポンプの回転数に基づいて冷却液の流速を推定することにより冷却液の粘度を算出し、冷却液の濃度と粘度と温度との予め定められた第２の関係に取得された冷却液の濃度と算出した冷却液の粘度とを適用して冷却液の温度を推定する。これにより、冷却液の温度を検出することなく、冷却液の濃度と粘度と温度との関係を用いて冷却液の温度を推定することができる。

ここで、「第１の関係」や「第２の関係」としては、マップを用いるものとしてもよいし、関係式を用いるものとしてもよい。また、「所定の長時間」は、冷却液の温度と外気温とが略等しくなる時間として定められた時間などを用いることができ、一定の時間を用いるものとしてもよいし、車両が走行を停止する前の走行継続時間が長いほど長くなる傾向の時間や車両が走行を停止する直前の冷却液の温度が高いほど長くなる傾向の時間を用いるものとしてもよい。さらに、「停止可能条件」は、電動ポンプの回転駆動を停止してもよい条件として予め定められた条件などを用いることができ、例えば、インバータのスイッチング素子の温度が所定の素子温度未満である条件や走行用モータから出力すべきトルクが所定トルク未満である条件，走行用モータの温度が所定のモータ温度未満である条件のうち全てが成立する条件や一部が成立する条件などを用いることができる。また、「所定時間」は、電動ポンプの駆動停止後に冷却液が電動ポンプの回転駆動によらずに慣性のみにより流れる状態となるまでの時間として予め定められた時間などを用いることができる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。ＨＶＥＣＵ７０により実行される冷却水濃度学習ルーチンの一例を示すフローチャートである。ＨＶＥＣＵ７０により実行される冷却水温度推定ルーチンの一例を示すフローチャートである。冷却水温度推定用マップの一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力するエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３６に接続されたモータＭＧ２と、図示しない複数のスイッチング素子のスイッチングによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２の複数のスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ５０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２と、モータＭＧ１，ＭＧ２やインバータ４１，４２を冷却する冷却システム６０と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという）７０と、を備える。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号、例えば、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランクポジションθｃｒやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサからの冷却水温Ｔｗｅ，燃焼室内に取り付けられた圧力センサからの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブや排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサからのカムポジションθｃａ，スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットルポジションＴＰ，吸気管に取り付けられたエアフローメータからの吸入空気量Ｑａ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサからの吸気温Ｔａ，排気系に取り付けられた空燃比センサからの空燃比ＡＦ，同じく排気系に取り付けられた酸素センサからの酸素信号Ｏ２などが入力ポートを介して入力されており、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁への駆動信号やスロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号，イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号，吸気バルブの開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの回転位置θｍ１，θｍ２や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力ポートを介して入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信しており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転角速度ωｍ１，ωｍ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧Ｖｂやバッテリ５０の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりＨＶＥＣＵ７０に送信する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために、電流センサにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいてそのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

冷却システム６０は、図示しないエンジンルームの最前部に配置され冷却水と外気との熱交換を行なうラジエータ６２と、モータＭＧ１，ＭＧ２とインバータ４１，４２とラジエータ６２とを含む循環流路６４と、冷却水が循環流路６４内を循環するよう冷却水を圧送する電動ポンプ６６と、を備える。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、冷却システム６０の電動ポンプ６６の回転数を検出する回転数センサ６７からの電動ポンプ６６の回転数Ｎｐやイグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，車両周辺の外気の温度を検出する外気温センサ８９からの外気温Ｔｏｕｔなどが入力ポートを介して入力されている。また、ＨＶＥＣＵ７０からは、冷却システム６０の電動ポンプ６６への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ＨＶＥＣＵ７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２との運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部がプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード，エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力を駆動軸３６に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードとは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。

エンジン運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算すると共に計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて得られるバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を設定する。そして、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によってモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行ない、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

モータ運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

また、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、冷却システム６０の循環流路６４内の冷却水（ＬＬＣ（ロングライフクーラント））の温度Ｔｗｍに基づいて電動ポンプ６６を回転すべき目標回転数Ｎｐ＊を設定し、電動ポンプ６６が目標回転数Ｎｐ＊で回転するよう電動ポンプ６６を制御すること（以下、回転数制御という）により、冷却水を循環流路６４内で循環させてモータＭＧ１，ＭＧ２やインバータ４１，４２を冷却している。ここで、電動ポンプ６６の目標回転数Ｎｐ＊は、冷却水の温度Ｔｗｍと目標回転数Ｎｐ＊との関係を冷却水の温度Ｔｗｍが高いほど目標回転数Ｎｐ＊が高くなるように予め定めたマップを図示しないＲＯＭに記憶しておき、冷却水の温度Ｔｗｍが与えられると記憶したマップから対応する目標回転数Ｎｐ＊を導出することによって設定することができる。この目標回転数Ｎｐ＊は、実施例では、冷却水の温度Ｔｗｍが高いほど段階的に値０より大きな最低回転数Ｎｐｍｉｎから最高回転数Ｎｐｍａｘまで大きくなる（例えば、３段階にＮｐｍｉｎ，Ｎｐｍｉｄ，Ｎｐｍａｘの順で大きくなるなど）ように設定されるものとした。なお、目標回転数Ｎｐ＊は、冷却水の温度Ｔｗｍが高いほど比例傾向に最低回転数Ｎｐｍｉｎから最高回転数Ｎｐｍａｘまで大きくなるものとしてもよい。また、冷却水の温度Ｔｗｍは、実施例では、後述する冷却水温度推定ルーチンにより推定されたものを用いるものとした。なお、冷却システム６０の冷却水の温度を検出する温度センサを備える構成とし、この温度センサが正常であるときには温度センサの検出値を冷却水の温度Ｔｗｍとして用いると共に、この温度センサに何らかの異常が生じたときなどには後述する冷却水温度推定ルーチンにより推定されたものを冷却水の温度Ｔｗｍとして用いるなどとしてもよい。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に冷却システム６０の冷却水の温度を推定する際の動作について説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される冷却水濃度学習ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図３は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される冷却水温度推定ルーチンの一例を示すフローチャートである。図２のルーチンは、停車状態でイグニッションオンされたときに実行され、図３のルーチンは、冷却システム６０の電動ポンプ６６の回転数制御を伴って車両が走行しているときに実行される。以下、冷却水濃度学習、冷却水温度推定の順に説明する。

図２の冷却水濃度学習ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵは、まず、車両が走行を停止した状態で（イグニッションオフされた状態で）予め定められた長時間Ｔ１が経過したか否かを判定する（ステップＳ１００）。ここで、長時間Ｔ１は、実施例では、冷却システム６０の冷却水の温度と外気温とが略等しくなる時間として予め実験などにより定められたもの（例えば、数時間など）を用いるものとした。なお、この長時間Ｔ１としては、一定の時間に限られず、車両が走行を停止する前のイグニッションオン時の走行継続時間が長いほど長くなる傾向の時間や車両が走行を停止する直前に推定されていた冷却水温Ｔｗｍが高いほど長くなる傾向の時間を用いるものとしてもよい。

車両が走行を停止した状態で長時間Ｔ１が経過してないと判定されたときには、冷却水の濃度を学習するのに適した状態ではないと判断し、冷却水濃度学習ルーチンを終了する。こうして冷却水濃度学習ルーチンを終了すると、イグニッションオン時に実行される他のルーチンの終了と共に車両が走行可能な状態となる。

一方、車両が走行を停止した状態で長時間Ｔ１が経過していると判定されたときには、冷却水の濃度を学習すると判断し、冷却システム６０の電動ポンプ６６が予め定められた一定トルクで回転するよう電動ポンプ６６を制御するトルク制御を実行し（ステップＳ１１０）、トルク制御を実行してから冷却水濃度学習に適した時間として予め実験などにより定められた所定時間ｔｒｅｆ（例えば、数秒や十数秒など）が経過したときに回転数センサ６７からの電動ポンプ６６の回転数Ｎｐと外気温センサ８９からの外気温Ｔｏｕｔとを入力する（ステップＳ１２０）。ここで、トルク制御は、電動ポンプ６６の回転軸を回転駆動する電動ポンプ６６と一体に構成された図示しないポンプ用モータから一定トルクが出力されるよう電動ポンプ６６の制御信号を出力することにより行なうことができる。

続いて、入力した電動ポンプ６６の回転数Ｎｐと外気温Ｔｏｕｔとに基づいて冷却水の濃度Ｃｗを取得し（ステップＳ１３０）、取得した冷却水の濃度Ｃｗを図示しないフラッシュメモリの所定領域に記憶して（ステップＳ１４０）、冷却水濃度学習ルーチンを終了する。ここで、冷却水の濃度Ｃｗの記憶は、実施例では、標準的な冷却水の濃度として予め定められてフラッシュメモリの所定領域に記憶された初期値を、本ルーチンにより随時更新して記憶し直す、即ち学習することにより行なうものとした。また、冷却水の濃度Ｃｗの取得は、電動ポンプ６６のトルク制御を所定時間ｔｒｅｆに亘って実行したときの電動ポンプ６６の回転数Ｎｐと外気温Ｔｏｕｔと冷却水の濃度Ｃｗとの関係を予め実験などにより求めて冷却水濃度取得用マップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、電動ポンプ６６の回転数Ｎｐと外気温Ｔｏｕｔとが与えられるとマップから対応する冷却水の濃度Ｃｗを導出して取得するものとした。実施例の冷却水濃度取得用マップでは、回転数Ｎｐが高いほど濃度Ｃｗが低くなると共に、外気温Ｔｏｕｔが高いほど同一の回転数Ｎｐに対する濃度Ｃｗが高くなるように定められている。以上、冷却水濃度学習について説明した。

図３の冷却水温度推定ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵは、まず、電動ポンプ６６を停止可能であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。この判定は、実施例では、電動ポンプ６６の回転駆動を停止してもよい条件として予め定められた停止可能条件が成立しているか否かを判定することにより行なうものとした。停止可能条件としては、例えば、インバータ４１，４２のスイッチング素子の温度として図示しない温度センサにより検出された２つの素子温度のが所定の素子温度未満である条件や、モータＭＧ２から出力すべきトルク指令Ｔｍ２＊が所定トルク未満である条件、モータＭＧ２の温度として図示しない温度センサにより検出されたモータ温度が所定のモータ温度未満である条件のうち全てが成立する条件や一部が成立する条件などを用いることができる。

電動ポンプ６６が停止可能でないときには、電動ポンプ６６が停止可能となるのを待ち（ステップＳ２００）、電動ポンプ６６が停止可能となったときに、電動ポンプ６６を駆動停止する（ステップＳ２１０）。続いて、電動ポンプ６６を駆動停止してから所定時間Ｔ２が経過するのを待ち（ステップＳ２２０）、電動ポンプ６６を駆動停止してから所定時間Ｔ２が経過したときには、回転数センサ６７からの電動ポンプ６６の回転数Ｎｐを入力する（ステップＳ２３０）。ここで、所定時間Ｔ２は、実施例では、電動ポンプ６６の駆動停止後に冷却システム６０の冷却水が電動ポンプ６６の回転駆動によらずに慣性のみにより流れる状態となるまでの時間として予め実験などにより定められた時間（例えば、数百ｍｓｅｃや１秒程度など）を用いるものとした。

次に、入力した電動ポンプ６６の回転数Ｎｐに、回転数Ｎｐを流速Ｖｗｐに換算するための所定の係数ｋｎを乗じたものを、冷却システム６０の冷却水の流速Ｖｗｐとして計算し（ステップＳ２４０）、所定値ｋｖを計算した冷却水の流速Ｖｗｐで割ったものを冷却水の粘度Ｖｉｓとして計算する（ステップＳ２５０）。前者の計算は、冷却水が慣性のみにより流れる状態となったときの電動ポンプ６６の回転数Ｎｐは冷却水の流速Ｖｗｐに比例する関係があることに基づくものであり、所定の係数ｋｎは、予め実験などにより求められたものを用いることができる。また、後者の計算は、冷却水の流速Ｖｗｐと粘度Ｖｉｓとの間には反比例の関係があることに基づくものであり、所定値ｋｖは、予め実験などにより求められたものを用いることができる。

こうして冷却水の粘度Ｖｉｓを計算すると、フラッシュメモリの所定領域に記憶された冷却水の濃度Ｃｗと計算した冷却水の粘度Ｖｉｓとに基づいて冷却水の温度Ｔｗｍを推定して（ステップＳ２６０）、冷却水温度推定ルーチンを終了する。ここで、冷却水の温度Ｔｗｍの推定は、冷却水の濃度Ｃｗと粘度Ｖｉｓと温度Ｔｗｍとの関係を予め実験などにより求めて冷却水温度推定用マップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、冷却水の濃度Ｃｗと粘度Ｖｉｓとが与えられるとマップから対応する冷却水の温度Ｔｗｍを導出することにより行なうものとした。図４に冷却水温度推定用マップの一例を示す。図示するように、実施例の冷却水温度推定用マップでは、濃度Ｃｗが高いほど温度Ｔｗｍと粘度Ｖｉｓとが共に高くなると共に、温度Ｔｗｍが高いほど粘度Ｖｉｓが低くなるように定められている。なお、こうして冷却水温度推定ルーチンを終了すると、推定された冷却水の温度Ｔｗｍに基づく目標回転数Ｎｐ＊を用いて電動ポンプ６６の回転数制御が再開される。

こうした手法により、実施例のハイブリッド自動車２０では、イグニッションオンされたときに冷却水の濃度Ｃｗを学習して更新し、走行中に電動ポンプ６６が停止可能となる毎に電動ポンプ６６を停止して冷却水の流速Ｖｗｐを計算することにより冷却水の粘度Ｖｉｓを計算し、学習した冷却水の濃度Ｃｗと計算した冷却水の粘度Ｖｉｓとに基づいて冷却水の温度Ｔｗｍを推定することができる。これにより、冷却システム６０の冷却水の温度を温度センサにより検出することなく冷却水の温度を推定することができる。この結果、冷却水の温度を検出する温度センサを削減して部品点数の低減を図ることができる。また、温度センサによる冷却水の温度の検出と、本手法による冷却水の温度の推定とを共に行なうものとすることで、一方に異常が生じたときでも他方により冷却水の温度を取得することができるから、電動ポンプ６６の回転数制御を継続することができ、冷却システム６０の安全性を高めることができる。さらに、本手法および他の手法による冷却水の温度の推定を行なうものとすることで、冷却水の温度を検出する温度センサを削減して部品点数の低減を図ると共に、冷却システム６０の安全性を高めることもできる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、車両が走行停止した状態で所定の長時間Ｔ１が経過したとき以降に、電動ポンプ６６が一定トルクで回転するよう電動ポンプ６６を制御するトルク制御を実行すると共に、トルク制御を実行したときの電動ポンプ６６の回転数Ｎｐを外気温Ｔｏｕｔと共に検出し、トルク制御を実行したときの電動ポンプ６６の回転数Ｎｐおよび外気温Ｔｏｕｔと冷却水の濃度Ｃｗとの予め定められたマップに検出した電動ポンプ６６の回転数Ｎｐおよび外気温Ｔｏｕｔを適用して冷却水の濃度Ｃｗを学習する。そして、電動ポンプ６６の回転駆動を伴って車両が走行している最中に予め定められた停止可能条件が成立したときに、電動ポンプ６６を駆動停止すると共に電動ポンプ６６を駆動停止してから所定時間Ｔ２が経過したときの電動ポンプ６６の回転数Ｎｐを検出し、検出した電動ポンプ６６の回転数Ｎｐに基づいて冷却水の流速Ｖｗｐを算出することにより冷却水の粘度Ｖｉｓを算出し、冷却水の濃度Ｃｗと粘度Ｖｗｐと温度Ｔｗｐとの予め定められたマップに学習された冷却水の濃度Ｃｗと算出した冷却水の粘度Ｖｉｓとを適用して冷却水の温度Ｔｗｐを推定する。これにより、冷却水の温度を検出することなく、冷却水の濃度Ｃｗと粘度Ｖｉｓと温度Ｔｗｐとの関係を用いて冷却水の温度Ｔｗｐを推定することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、電動ポンプ６６のトルク制御を所定時間ｔｒｅｆに亘って実行したときの電動ポンプ６６の回転数Ｎｐと外気温Ｔｏｕｔと冷却水の濃度Ｃｗとの関係を予め定めた冷却水濃度取得用マップを用いて冷却水の濃度Ｃｗを取得するものとしたが、このマップに代えて、三者の関係を定めた関係式を用いて冷却水の濃度Ｃｗを計算により取得するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、冷却水の濃度Ｃｗと粘度Ｖｉｓと温度Ｔｗｍとの関係を予め定めた冷却水温度推定用マップを用いて冷却水の温度Ｔｗｍを推定するものとしたが、このマップに代えて、三者の関係を定めた関係式を用いて冷却水の温度Ｔｗｍを計算により取得するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動軸３６に出力するものとしたが、モータＭＧ２からの動力を駆動軸３６に出力するものとしたが、モータＭＧ２からの動力を駆動軸３６が接続された車軸（駆動輪３８ａ，３８ｂが接続された車軸）とは異なる車軸に接続するものとしてもよい。また、駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に変速機を介して走行用モータを取り付け、走行用モータの回転軸にクラッチ等を介してエンジンを接続する構成とし、エンジンからの動力を走行用モータの回転軸と変速機とを介して駆動軸３６に出力すると共に走行用モータからの動力を変速機を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。

実施例では、エンジン２２からの動力とモータＭＧ２からの動力とを用いて走行するハイブリッド自動車２０について説明したが、エンジンを備えず、モータからの動力だけを用いて走行する単純な電気自動車に適用するものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータＭＧ２が「走行用モータ」に相当し、インバータ４２が「インバータ」に相当し、冷却システム６０が「冷却システム」に相当し、図２の冷却水濃度学習ルーチンを実行するＨＶＥＣＵ７０が「冷却液濃度取得手段」に相当し、図３の冷却水温度推定ルーチンを実行するＨＶＥＣＵ７０が「冷却液温度推定手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車の製造産業などに利用可能である。

２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６クランクシャフト、３０プラネタリギヤ、３６駆動軸、３７デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ駆動輪、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、４３，４４回転位置検出センサ、５０バッテリ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、６０冷却システム、６２ラジエータ、６４循環流路、６６電動ポンプ、６７回転数センサ、７０ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０イグニッションスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８７勾配センサ、８８車速センサ、８９外気温センサ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

走行用モータと、前記走行用モータを駆動するインバータと、前記走行用モータと前記インバータとを含む循環経路を冷却液が循環するよう該冷却液を圧送する電動ポンプを有する冷却システムと、を備える自動車において、
車両が走行を停止した状態で所定の長時間が経過したとき以降に、前記電動ポンプが一定のトルクで回転するよう該電動ポンプを制御するトルク制御を実行すると共に前記トルク制御を実行したときの前記電動ポンプの回転数を外気温と共に取得し、前記トルク制御を実行したときの前記電動ポンプの回転数および外気温と前記冷却液の濃度との予め定められた第１の関係に前記取得した電動ポンプの回転数および外気温を適用して前記冷却液の濃度を取得する冷却液濃度取得手段と、
前記電動ポンプの回転駆動を伴って車両が走行している最中に予め定められた停止可能条件が成立したとき、前記電動ポンプを駆動停止すると共に前記電動ポンプを駆動停止してから所定時間が経過したときの該電動ポンプの回転数を取得し、前記取得した電動ポンプの回転数に基づいて前記冷却液の流速を算出することにより該冷却液の粘度を算出し、前記冷却液の濃度と粘度と温度との予め定められた第２の関係に前記取得された冷却液の濃度と前記算出した冷却液の粘度とを適用して前記冷却液の温度を推定する冷却液温度推定手段と、
を備えることを特徴とする自動車。