JP2013091361A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの高温時に負荷率制限を実行するものとしても、駆動軸に出力されるパワーの低下を抑制させる。
【解決手段】エンジンと、モータＭＧ１と、エンジンの出力軸とモータＭＧ１の回転軸と駆動軸とに接続されたプラネタリギヤと、駆動軸に動力を出力可能なモータＭＧ２とを備えるハイブリッド自動車において、モータＭＧ１の温度ｔｍ１が閾値ｔｒｅｆを超えている場合（Ｓ３１０）、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が高回転数で且つ車速が高車速のときにはモータＭＧ１に対して回転数制限を掛け（Ｓ３４０〜Ｓ３８０）、それ以外のときにはモータＭＧ１に対してトルク制限を掛ける（Ｓ３９０）。
【選択図】図７

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、発電が可能なモータＭＧ１と、エンジンの出力軸とモータＭＧ１の回転軸と駆動軸とに接続されたプラネタリギヤと、駆動軸に動力を入出力可能なモータＭＧ２とを備え、モータＭＧ１の温度（磁石温度）に基づいてモータＭＧ１の駆動制限を実行するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、磁石温度が所定温度Ｔ１以上で所定温度Ｔ２（＞Ｔ１）未満のときには、モータＭＧ１の回転数を制限し、モータＭＧ１の温度が所定温度Ｔ２以上となると、モータＭＧ１のトルクを制限する。

特開２００９−号公報

しかしながら、上述したハイブリッド自動車では、モータＭＧ１の高温時にその駆動制限によって走行用のパワーが低下し、ドライバビリティが低下してしまう。このため、モータＭＧ１の駆動制限は、走行用のパワーの低下ができる限り少なくなるように行なうことが望ましい。

本発明のハイブリッド自動車は、モータの高温時に駆動制限を実行するものとしても走行用の動力の低下を抑制することを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、動力を入出力可能な第１のモータと、前記エンジンの出力軸と前記第１のモータの回転軸と駆動軸とに接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２のモータと、車両に要求される要求パワーに基づいて前記エンジンの目標回転数および目標トルクからなる運転ポイントを設定し該目標回転数で該内燃機関が運転されるよう前記第１のモータから出力すべきトルクをトルク指令として設定し前記駆動軸に要求される要求トルクが出力されるよう前記第２のモータから出力すべきトルクをトルク指令として設定し前記設定した運転ポイントで前記エンジンが運転されると共に前記設定したトルク指令に相当するトルクが前記第１および第２のモータからそれぞれ出力されるよう該エンジンと該第１および第２のモータとを制御する制御手段と、前記第１のモータの温度が閾値を超えたときには該第１のモータの駆動制限を設定する駆動制限設定手段とを備えるハイブリッド自動車において、
前記駆動制限設定手段は、前記目標回転数に対して制限を施す回転数制限と前記第１のモータから出力すべきトルクに対して制限を施すトルク制限の２つの駆動制限のうち、前記第１のモータの回転数に基づいて前記駆動軸に出力される動力の低下が少なくなる方の駆動制限を選択して設定する手段である
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、目標回転数に対して制限を施す回転数制限と第１のモータから出力すべきトルクに対して制限を施すトルク制限の２つの駆動制限のうち第１のモータの回転数に基づいて駆動軸に出力される動力の低下が少なくなる方の駆動制限を選択して設定する。これにより、モータの高温時に駆動制限を実行するものとしても駆動軸に出力される駆動力の低下を抑制することができる。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記駆動制限設定手段は、前記第１のモータの回転数が所定回転数以上で且つ車速が所定車速以上の条件が成立しているときには前記回転数制限を選択し、前記条件が成立していないときには前記トルク制限を選択する手段であるものとすることもできる。これは、モータの損失はモータの回転数が高いほど高くなり回転数の上昇に対するモータの損失の上昇の感度も回転数が高いほど高くなることと、高車速ほどモータの回転数低下による駆動力の低下の割合が小さくなることによる。

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。 実施例のＨＶＥＣＵ７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジン２２から駆動軸３２へのパワーの流れを示す説明図である。 エンジン２２が最大パワーを出力しているときのパワーに対する電気パスとエンジン直達の内訳と車速Ｖとの関係を示す説明図である。 モータＭＧ１に回転数制限を掛けた場合におけるエンジン最大パワーに対する電気パスとエンジン直達の内訳と車速Ｖとの関係を示す説明図である。 モータＭＧ１にトルク制限を掛けた場合におけるエンジン最大パワーに対する電気パスとエンジン直達の内訳と車速Ｖとの関係を示す説明図である。 モータＥＣＵ４０により実行されるモータ負荷率制限設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 負荷率設定用マップの一例を示す説明図である。 負荷率制限方法選択用マップの一例を示す説明図である。 モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とモータＭＧ１の損失（鉄損）との関係を示す説明図である。 回転数制限の設定の様子を示す説明図である。 トルク制限の設定の様子を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。

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を運転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の出力軸として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６３ａ，６３ｂにデファレンシャルギヤ６２を介して連結された駆動軸３２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、永久磁石が取り付けられたロータと三相コイルが巻回されたステータとからなる同期発電電動機として構成されてロータがプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、永久磁石が取り付けられたロータと三相コイルが巻回されたステータとからなる同期発電電動機として構成されてロータが駆動軸３２に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２の図示しない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たバッテリ５０と、インバータ４１，４２が接続された電力ライン（以下、高電圧系電力ラインという）５４ａとバッテリ５０が接続された電力ライン（以下、電池電圧系電力ラインという）５４ｂとに接続されて高電圧系電力ライン５４ａと電池電圧系電力ライン５４ｂとの間で電力のやりとりを行なう昇圧コンバータ５５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、車両の駆動系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。

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のロータの回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサからの回転位置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、モータＭＧ１の温度を検出する温度センサ４３からのモータ温度ｔｍ１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からのモータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数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。

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、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号やシフトレバー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などが入力ポートを介して入力されている。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３２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３２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３２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３２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３２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。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、モータＭＧ１の高温時にその駆動を制限する際の動作について説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵ７２により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間（例えば、数ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。

駆動制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、まず、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や車速センサ８８からの車速Ｖ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなどの制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサにより検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、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演算されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。

こうして必要なデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３２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３２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）を乗じたものからバッテリ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）を減じ更にロス（損失）を加えることにより車両全体に要求されるパワーで且つエンジン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（ステップＳ１１０）。続いて、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＊とを設定する（ステップＳ１２０）。

そして、モータＭＧ１に負荷率制限として後述する回転数制限が掛けられているか否か（ステップＳ１３０）、モータＭＧ１に負荷率制限として後述するトルク制限が掛けられているか否か（ステップＳ１４０）をそれぞれ判定する。いずれの負荷率制限も掛けられていないと判定されたときには、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と駆動軸３２の回転数Ｎｒとプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとに基づいて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算し（ステップＳ１５０）、計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１との偏差とに基づいて次式（２）によりモータＭＧ１から出力すべきトルクであるトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１６０）。なお、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における演算式であり、「ｋ１」は比例項のゲインであり、「ｋ２」は積分項のゲインである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (1)
Tm1*=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)

モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算すると、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３２に作用するトルク（−Ｔｍ１＊／ρ）を要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２から出力すべき仮のトルクであるモータ仮トルクＴｍ２ｔｍｐを計算し（ステップＳ１７０）、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと計算したトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを計算し（ステップＳ１８０）、計算したトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘでモータ仮トルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定する（ステップＳ１９０）。

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジン２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ２００）、駆動制御ルーチンを終了する。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、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。これにより、エンジン２２からのパワーをトルク変換を伴って駆動軸３２に出力することができる。ここで、図３にエンジン２２から駆動軸３２へのパワーの流れ図を示す。なお、図３では、説明の都合上、バッテリ５０の充放電パワーについては省略した。図示するように、エンジン２２から出力されるパワーは、モータＭＧ１により発電されると共に発電電力の消費を伴ってモータＭＧ２から駆動軸３２に向かう経路（電気パス）と、エンジン２２から直接に駆動軸３２に向かう経路（エンジン直達）とがある。エンジン２２が最大パワーを出力しているときのパワーに対する電気パスとエンジン直達の内訳と車速Ｖとの関係を図４に示す。電気パスは、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とトルクＴｍ１＊とを乗じて計算することができ、エンジン最大パワー時には、図示するように、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆまでは一定となり、車速Ｖが所定車速Ｖｒｅｆとなると車速Ｖが高くなるほど小さくなる。一方、エンジン直達は、モータＭＧ１から駆動軸３２に伝達されるトルク（−Ｔｍ１＊／ρ）と駆動軸３２の回転数Ｎｒとを乗じて計算することができ、エンジン最大パワー時には、図示するように、車速Ｖが高いほど高くなる比例関係を有する。

ステップＳ１３０でモータＭＧ１に回転数制限が掛けられていると判定されると、前述したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と駆動軸３２の回転数Ｎｒとプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとに基づいて前述した式（１）の「Ｎｍ１＊」を「Ｎｍ１ｔｍｐ」に置き換えた次式（３）によりモータＭＧ１の仮の目標回転数であるモータ仮回転数Ｎｍ１ｔｍｐを計算し（ステップＳ２１０）、計算したモータ仮回転数Ｎｍ１ｔｍｐと回転数制限Ｎｍ１ｌｉｍとの小さい方をモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊に設定し（ステップＳ２２０）、設定した目標回転数Ｎｍ１＊と現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１との偏差に基づいて前述した式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算し（ステップＳ２３０）、ステップＳ１７０〜Ｓ２００の処理を実行して駆動制御ルーチンを終了する。図５に、モータＭＧ１に回転数制限を掛けた場合におけるエンジン最大パワーに対する電気パスとエンジン直達の内訳と車速Ｖとの関係を示す。前述したように、電気パスはモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とトルクＴｍ１＊とを乗じたものであり、エンジン直達はモータＭＧ１から駆動軸３２に伝達されるトルク（−Ｔｍ１＊／ρ）と駆動軸３２の回転数Ｎｒとを乗じたものであるから、モータＭＧ１に回転数制限を掛けた場合、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が低下した分だけ電気パスは減少するが、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１に依存しないエンジン直達は減少しない。

Nm1tmp=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (3)

ステップＳ１４０でモータＭＧ１にトルク制限が掛けられていると判定されると、前述したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と駆動軸３２の回転数Ｎｒとプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとに基づいて前述した式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算し（ステップＳ２４０）、計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１との偏差に基づいて前述した式（２）の「Ｔｍ１＊」を「Ｔｍ１ｔｍｐ」に置き換えた次式（４）によりモータＭＧ１から出力すべきトルクの仮の値であるモータ仮トルクＴｍ１ｔｍｐを計算し（ステップＳ２５０）、計算したモータ仮トルクＴｍ１ｔｍｐとトルク制限Ｔｍ１ｌｉｍ（負の値）のうち大きい方（絶対値が小さい方）をモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に設定し（ステップＳ２６０）、ステップＳ１７０〜Ｓ２００の処理を実行して駆動制御ルーチンを終了する。図６に、モータＭＧ１にトルク制限を掛けた場合におけるエンジン最大パワーに対する電気パスとエンジン直達の内訳と車速Ｖとの関係を示す。モータＭＧ１にトルク制限を掛けた場合、モータＭＧ１のトルクＴｍ１＊が低下した分だけ電気パスとエンジン直達の両方が減少する。したがって、モータＭＧ１の負荷率制限としては、回転数制限の方がトルク制限よりもエンジン２２から駆動軸３２へ伝達されるパワーの低下が少なく、特に、車速Ｖが高くなるほどその傾向が顕著となる。

Tm1tmp=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (4)

次に、モータＭＧ１の負荷率制限を設定する処理について説明する。図７は、モータＥＣＵ４０により実行されるモータ負荷率制限設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

モータ負荷率制限設定ルーチンが実行されると、モータＥＣＵ４０のＣＰＵは、まず、モータ温度ｔｍ１を入力し（ステップＳ３００）、入力したモータ温度ｔｍ１が閾値ｔｒｅｆを超えているか否かを判定する（ステップＳ３１０）。ここで、閾値ｔｒｅｆは、高温によってモータＭＧ１のコイルの絶縁劣化や焼損、ロータに取り付けられた永久磁石の減磁などのモータ故障が生じるおそれがあるか否かを判定するためのものである。モータ温度ｔｍ１が閾値ｔｒｅｆ以下と判定されたときには、高温による負荷率制限は必要ないと判断し、モータ負荷率制限設定ルーチンを終了する。なお、この場合、高温による負荷率制限は掛からないが、モータＭＧ１の最大回転数Ｎｍ１ｍａｘによる制限やモータＭＧ１の定格トルクＴｍ１ｍｉｎによる制限は掛かる（図示せず）。一方、モータ温度ｔｍ１が閾値ｔｒｅｆを超えていると判定されると、モータ温度ｔｍ１に基づいて負荷率Ｌを設定する（ステップＳ３２０）。ここで、負荷率Ｌは、モータ温度ｔｍ１と負荷率Ｌとの関係を予め求めて負荷率設定用マップとしてＲＯＭに記憶しておき、モータ温度ｔｍ１が与えられると、マップから対応する負荷率Ｌを導出することにより設定するものとした。負荷率設定用マップの一例を図８に示す。負荷率Ｌは、図示するように、モータ温度ｔｍ１が閾値ｔｒｅｆ以下のときには１００％となり、モータ温度ｔｍ１が閾値ｔｒｅｆを超えると、モータ温度ｔｒｅｆが高くなるほど低くなるよう設定される。

負荷率Ｌを設定すると、次に、回転位置検出センサにより検出されたモータＭＧ１のロータの回転位置に基づいて演算されたモータ回転数Ｎｍ１を入力すると共に車速センサ８８により検出されＨＶＥＣＵ７０から送信された車速Ｖを入力し（ステップＳ３３０）、入力したモータ回転数Ｎｍ１と車速Ｖとに基づいて負荷率制限方法を選択する（ステップＳ３４０）。ここで、負荷率制限方法の選択は、モータ回転数Ｎｍ１と車速Ｖとが図９に示す負荷率制限方法選択用マップにおける回転数制限エリアとトルク制限エリアのいずれに属するかを判定することにより行なうことができる。本実施例では、回転数制限エリアは、図９に示すように、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が高く且つ車速Ｖも高いエリアとして設定され、トルク制限エリアは、回転数制限エリア以外のエリアとして設定されている。図１０に、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１とモータＭＧ１の損失（鉄損）との関係を示す。モータＭＧ１の鉄損は、図示するように、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が高いほど大きくなる。また、鉄損に含まれる渦電流損は回転数Ｎｍ１の２乗に比例するから、回転数Ｎｍ１が高いほど回転数Ｎｍ１の上昇に対する損失の上昇の感度も大きくなる。このため、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が高いときには回転数制限を実行することによりモータＭＧ１の損失を大きく低減させることができる。また、回転数制限は、前述したように車速Ｖが高いほどモータＭＧ１の回転数の低下によるパワーの低下の割合を小さくすることができる。モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が高く且つ車速Ｖも高いときに負荷率制限方法として回転数制限を選択するのは、こうした理由に基づいている。

負荷率制限として回転数制限が選択されると（ステップＳ３５０）、回転数制限の開始時か否かを判定し（ステップＳ３６０）、制限開始時と判定されると、ステップＳ３３０で入力したモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を制限開始時回転数Ｎｍ１ｓｔとして設定する（ステップＳ３７０）。一方、制限開始時でないと判定されると、制限開始時回転数Ｎｍ１ｓｔを設定済みであるから、ステップＳ３７０の処理をスキップする。そして、制限開始時回転数Ｎｍ１ｓｔに負荷率（Ｌ／１００）を乗じたものを回転数制限Ｎｍ１ｌｉｍに設定して（ステップＳ３８０）、モータ負荷率制限設定ルーチンを終了する。図１１に回転数制限Ｎｍ１ｌｉｍを設定する様子を示す。回転数制限Ｎｍ１ｌｉｍは、図示するように、負荷率Ｌが１００％のときを制限開始時回転数Ｎｍ１ｓｔとし、負荷率Ｌが１００％未満のときには制限開始時回転数Ｎｍ１ｓｔに負荷率を乗じたものが設定される。

一方、負荷率制限としてトルク制限が選択されると（ステップＳ３５０）、モータMG1の定格トルクＴｍ１ｍｉｎに負荷率（Ｌ／１００）を乗じたものをトルク制限Ｔｍ１ｌｉｍに設定して（ステップＳ３９０）、モータ負荷率制限設定ルーチンを終了する。図１２にトルク制限Ｔｍ１ｌｉｍを設定する様子を示す。トルク制限Ｔｍ１ｌｉｍは、図示するように、モータＭＧ１の定格トルクＴｍ１ｍｉｎ（負の値）に負荷率を乗じたものとして設定される。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、モータＭＧ１の温度ｔｍ１が閾値ｔｒｅｆを超えている場合、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が比較的高い回転数制限エリア内に属しているときにはモータＭＧ１に対して回転数制限を掛け、回転数Ｎｍ１が比較的低いトルク制限エリア内に属しているときにはモータＭＧ１に対してトルク制限を掛けるから、モータＭＧ１の高温時に負荷率制限を実行するものとしても、駆動軸３２に出力されるパワーの低下を抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と車速Ｖとに基づいて負荷率制限方法を選択するものとしたが、回転数Ｎｍ１だけに基づいて負荷率制限方法を選択するものとしてもよい。この場合、回転数Ｎｍ１が閾値以上のときに回転数制限を選択し、回転数Ｎｍ１が閾値未満のときにトルク制限を選択するものとすればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２からの動力を駆動軸３２に出力するものとしたが、図１３の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２からの動力を駆動軸３２が接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図１３における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続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、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「第１のモータ」に相当し、モータＭＧ２が「第２のモータ」に相当し、図２の駆動制御ルーチンを実行するＨＶＥＣＵ７０とエンジン２２を運転制御するエンジンＥＣＵ２４とモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当し、図７のモータ負荷率制限設定ルーチンを実行するモータＥＣＵ４０が「駆動制限設定手段」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、自動車産業などに利用可能である。

２０，１２０ 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、３２ 駆動軸、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 温度センサ、５０ バッテリ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ 高電圧系電力ライン、５４ｂ 電池電圧系電力ライン、５５ 昇圧コンバータ、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、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、８８ 車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. エンジンと、動力を入出力可能な第１のモータと、前記エンジンの出力軸と前記第１のモータの回転軸と駆動軸とに接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に動力を入出力可能な第２のモータと、車両に要求される要求パワーに基づいて前記エンジンの目標回転数および目標トルクからなる運転ポイントを設定し該目標回転数で該内燃機関が運転されるよう前記第１のモータから出力すべきトルクをトルク指令として設定し前記駆動軸に要求される要求トルクが出力されるよう前記第２のモータから出力すべきトルクをトルク指令として設定し前記設定した運転ポイントで前記エンジンが運転されると共に前記設定したトルク指令に相当するトルクが前記第１および第２のモータからそれぞれ出力されるよう該エンジンと該第１および第２のモータとを制御する制御手段と、前記第１のモータの温度が閾値を超えたときには該第１のモータの駆動制限を設定する駆動制限設定手段とを備えるハイブリッド自動車において、
   前記駆動制限設定手段は、前記目標回転数に対して制限を施す回転数制限と前記第１のモータから出力すべきトルクに対して制限を施すトルク制限の２つの駆動制限のうち、前記第１のモータの回転数に基づいて前記駆動軸に出力される動力の低下が少なくなる方の駆動制限を選択して設定する手段である
   ことを特徴とするハイブリッド自動車。

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