JP2013138584A - 車両制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両制御システムにおいて、キャリア周波数が変更されても回転電機を適切に冷却できるようにすることである。
【解決手段】車両制御システム１０は、エンジン１４と回転電機１８を含む動力装置１２と、回転電機１８に接続される電源装置３０と、回転電機１８の冷却を行うための機械式オイルポンプ４２と電動オイルポンプ４４を含むポンプユニット４０と、制御装置７０を含んで構成される。制御装置７０は、キャリア周波数判断部７２と、回転電機温度判断部７４と、車両要求走行状態判断部７６と、動力装置１２の動作モードを判断する動力装置動作モード判断部８０と、これらの判断に基づいて電動オイルポンプ４４の動作を制御するＥＯＰ動作制御部７８を含んで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両制御システムに係り、特に、回転電機の冷却のために電動オイルポンプを用いる車両についての車両制御システムに関する。

回転電機を搭載する車両では、回転電機を冷却する冷媒を循環するためのオイルポンプが用いられる。回転電機と共にエンジンを搭載する車両では、エンジンの出力回転軸に接続される機械式オイルポンプを用いることができる。エンジンが停止すると、この機械式オイルポンプも動作を停止する。そこで、エンジンが停止している間、回転電機の冷却を行えるように、エンジンの動作と無関係に駆動される電動オイルポンプが用いられる。

例えば、特許文献１には、車両の制御装置において、フューエルカットの実行時にエンジンによって駆動される機械式オイルポンプの吐出量が不足すると、モータジェネレータにより駆動されるオイルポンプか、電動オイルポンプを駆動することが述べられている。

なお、本発明に関連する技術として、特許文献２には、車両に動力出力装置として内燃機関と電動機を備えるときの最適回転数の設定について、電動機の駆動回路に用いられるキャリア周波数が高いほど、最適回転数を高く設定することが述べられている。

特開２００４−２５６０６３号公報 特開２００７−１１２２９０号公報

特許文献２に述べられているように、回転電機の駆動回路におけるキャリア周波数は、車両の走行状態に応じて変更されることがある。例えば、高速走行で回転電機の回転数が高いときは、その制御性を維持するためにキャリア周波数が高く設定され、逆に低速走行で回転電機の回転数が低いときはキャリア周波数が低く設定される。キャリア周波数が低くなると、回転電機の駆動信号に乗るリップルノイズの振幅が大きくなり、回転電機における損失が増加し、回転電機の温度が上昇する。

回転電機の冷却には、機械式オイルポンプや電動オイルポンプを用いることが可能であるが、機械式オイルポンプはエンジンによって駆動されるので、エンジンの回転数に応じて冷媒の吐出量が決まる。このように、機械式オイルポンプはエンジンの動作状態によってその冷却能力が変化する。したがって、キャリア周波数の変更によって回転電機の温度が上昇したときに機械式オイルポンプを用いて冷却を行うものとすると、場合によっては回転電機の冷却が不十分となることが生じる。

本発明の目的は、キャリア周波数が変更されても回転電機を適切に冷却できる車両制御システムを提供することである。

本発明に係る車両制御システムは、少なくとも回転電機を有する動力装置と、回転電機に接続され、予め定めたキャリア周波数に基づいて動作する駆動回路と、回転電機を冷却する冷媒を循環させるポンプユニットと、キャリア周波数が予め設定された閾値周波数以下のときに、回転電機に対するポンプユニットの冷却能力を増加させる制御装置と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る車両制御システムにおいて、ポンプユニットは少なくとも電動オイルポンプを有し、制御装置は、キャリア周波数が閾値周波数以下のときに電動オイルポンプを駆動させることが好ましい。

また、本発明に係る車両制御システムにおいて、制御装置は、キャリア周波数が閾値周波数以下であり、かつ回転電機の温度が予め定めた閾値温度以上のときに電動オイルポンプを駆動させ、キャリア周波数が閾値周波数以下であっても回転電機の温度が予め定めた閾値温度未満のときは電動オイルポンプを駆動しないことが好ましい。

また、本発明に係る車両制御システムにおいて、動力装置は、さらに内燃機関を有し、ポンプユニットは、さらに内燃機関によって駆動される機械式オイルポンプを有し、制御装置は、電動オイルポンプを駆動させた後に、回転電機の温度が閾値温度よりも高い温度であって予め定めた第２閾値温度以上のときに、内燃機関を動作させずに回転電機を動作させるＥＶ動作モードから、内燃機関と回転電機を共に動作可能とするＨＶ動作モードに動力装置の動作モードを切り替えることで、内燃機関を始動させ機械式オイルポンプを駆動させることが好ましい。

また、本発明に係る車両制御システムにおいて、動力装置は、さらに内燃機関を有し、ポンプユニットは、さらに内燃機関によって駆動される機械式オイルポンプを有し、制御装置は、車両の走行状態に対応するポンプユニットの必要冷却能力について予め電動オイルポンプのみで賄える限度の車両走行状態を限界走行状態とし、内燃機関を動作させずに回転電機を動作させるＥＶ動作モードのときに、キャリア周波数が閾値周波数以下であり、かつ回転電機の温度が予め定めた閾値温度以上となって電動オイルポンプを駆動させた後に、車両の要求走行状態が限界走行状態に至らないときには、ＥＶ動作モードのままとし、車両の要求走行状態が限界走行状態を超えるには、ＥＶ動作モードから、内燃機関と回転電機を共に動作可能とするＨＶ動作モードに動力装置の動作モードを切り替えることで、内燃機関を始動させ機械式オイルポンプを駆動させることが好ましい。

上記構成により、車両制御システムは、回転電機を冷却する冷媒を循環させるポンプユニットを備え、キャリア周波数が予め設定された閾値周波数以下のときに、回転電機に対するポンプユニットの冷却能力を増加させる。これによって、キャリア周波数が低く変更されたときに温度上昇する回転電機についての冷却を適切なものとできる。

また、車両制御システムにおいて、ポンプユニットは少なくとも電動オイルポンプを有し、制御装置は、キャリア周波数が閾値周波数以下のときに電動オイルポンプを駆動させる。電動オイルポンプは、機械式オイルポンプのようにエンジンの回転数に依存することなく、所定量の冷媒を吐出できる。この電動オイルポンプを用いることで、キャリア周波数が低く変更されたときでも回転電機の冷却を適切なものとできる。

また、車両制御システムにおいて、キャリア周波数が閾値周波数以下であり、かつ回転電機の温度が予め定めた閾値温度以上のときに電動オイルポンプを駆動させる。電動オイルポンプの駆動は、電力を消費し、車両全体の燃費を低下させる。そこで、キャリア周波数が閾値周波数以下であっても回転電機の温度が予め定めた閾値温度未満のときは電動オイルポンプを駆動しないようにする。これによって車両全体の燃費低下を抑制することができる。

また、車両制御システムにおいて、内燃機関によって駆動される機械式オイルポンプを有する。そして、電動オイルポンプを駆動させた後に、回転電機の温度が閾値温度よりも高い温度であって予め定めた第２閾値温度以上のときに、動力装置の動作モードをＥＶ動作モードからＨＶ動作モードに動力装置の動作モードを切り替える。回転電機の温度が第２閾値温度以上となることは、電動オイルポンプでは回転電機の冷却が不十分であることを意味する。そこで、動力装置の動作モードをＨＶ動作モードに変更し、内燃機関であるエンジンを始動させて機械式オイルポンプを作動させる。機械式オイルポンプは、エンジンの回転数を上げることで吐出量が増加するので、これによって必要な冷却能力を確保できる。なお、車両に対する必要出力にエンジンの出力が寄与するので、回転電機の出力を低くでき、これによっても回転電機の温度を抑制できる。

また、車両制御システムにおいて、車両の走行状態に対応するポンプユニットの必要冷却能力について予め電動オイルポンプのみで賄える限度の車両走行状態を限界走行状態とし、車両の要求走行状態が限界走行状態に至らないときには、ＥＶ動作モードのままとし、車両の要求走行状態が限界走行状態を超えるには、ＥＶ動作モードからＨＶ動作モードに動力装置の動作モードを切り替える。ＥＶ動作モードからＨＶ動作モードに切り替えると車両全体の燃費が低下するが、上記構成によれば、電動オイルポンプの冷却能力では回転電機の冷却が不十分となる要求走行状態のときに限ってＥＶ動作モードからＨＶ動作モードに切り替える。これによって、回転電機の冷却を適切なものとできる。

本発明に係る実施の形態の車両制御システムの構成図である。 本発明に係る実施の形態において、キャリア周波数に応じて電動オイルポンプを駆動させる手順を示すフローチャートである。 回転電機の駆動制御の基本波信号におけるリップルノイズとキャリア周波数との関係を説明する図である。 本発明に係る実施の形態において、キャリア周波数と回転電機の温度とに応じて電動オイルポンプを駆動させる手順を示すフローチャートである。 本発明に係る実施の形態において、電動オイルポンプで冷却が不十分なときの処理手順を示すフローチャートである。 本発明に係る実施の形態において、キャリア周波数と回転電機の温度と要求車両走行状態とに応じて動力装置の動作モードを変更する手順を示すフローチャートである。 機械式オイルポンプと電動オイルポンプの冷却能力を示す図である。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、動力装置として、エンジンと１台の回転電機とその間に設けられる動力伝達機構を有する構成を説明するが、これは説明のための例示である。ここでは、エンジンと回転電機を有するものであればよく、エンジンの出力と回転電機の出力との間の関係は、車両の仕様に応じ、適宜変更が可能である。また、車両に搭載される回転電機を１台として説明するが、これも例示であって、複数の回転電機が車両に搭載される場合であってもよい。例えば、１台の回転電機を駆動用に、もう１台の回転電機を発電用に用いる構成としてもよく、前輪駆動用と後輪駆動用で別々の回転電機としてもよい。

また、回転電機に接続される電源装置として、蓄電装置、電圧変換器、平滑コンデンサ、インバータを含むものとして説明するが、これは主たる構成要素を述べたもので、これ以外の構成要素を含むものとしてもよい。例えば、低電圧インバータ回路、システムメインリレー、ＤＣ／ＤＣコンバータ等を含むものとしてもよい。また、電動オイルポンプの駆動回路の電源としては、回転電機の電源装置とは独立の低電圧電源として説明するが、これは説明のための例示である。例えば、回転電機の電源装置から低電圧に電圧変換された電力を電動オイルポンプの駆動回路に供給するものとしてもよい。

また、以下では、回転電機と動力伝達機構とが１つのケース体に収納され、そのケース内とポンプユニットとの間で冷媒が循環するものとして説明するが、これは説明のための例示である。例えば、１つのケースにまとめずに、回転電機と動力伝達機構とポンプユニットの間を冷媒が循環する構成としてもよい。

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、ハイブリッド車両についての車両制御システム１０の構成を示す図である。この車両制御システム１０は、動力装置１２を構成するエンジン１４と回転電機１８の動作と、回転電機１８を冷却するためのポンプユニット４０の駆動の制御を適切に行うシステムである。

車両制御システム１０は、ハイブリッド車両の駆動源である動力装置１２として、エンジン１４と回転電機１８を含み、回転電機１８に接続される電源装置３０として、蓄電装置３２、電圧変換器３４、インバータ３６、平滑コンデンサ３７，３８を含む。車両制御システム１０は、さらに、回転電機１８を内部に含むケース体２２の内部に冷媒５０を循環供給するポンプユニット４０を含む。ポンプユニット４０は、エンジン１４によって駆動される機械式オイルポンプ４２と、低電圧電源６４によって作動するＥＯＰ駆動回路６２によって駆動される電動オイルポンプ４４を含んで構成される。そして、車両制御システム１０は、これらの動作を全体として制御する制御装置７０を含んで構成される。

動力装置１２は、エンジン１４と、回転電機１８と、この間に設けられる動力伝達機構１６を含んで構成される。エンジン１４は、内燃機関である。また、回転電機１８は、ハイブリッド車両に搭載されるモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）であって、インバータ３６を駆動回路として含む電源装置３０から電力が供給されるときはモータとして機能し、エンジン１４による駆動時、あるいはハイブリッド車両の制動時には発電機として機能する三相同期型回転電機である。

回転電機１８に設けられる温度検出器２４は、回転電機１８の温度を検出する回転電機温度検出手段である。温度検出器２４の検出データは、適当な信号線を用いて、制御装置７０に伝送される。

動力伝達機構１６は、ハイブリッド車両に供給する動力をエンジン１４の出力と回転電機１８の出力との間で分配する機能を有する機構である。かかる動力伝達機構１６としては、エンジン１４の出力軸、回転電機１８の出力軸、図示されていない車軸への出力軸の３つの軸に接続される遊星歯車機構を用いることができる。図１で動力伝達機構１６とエンジン１４とを接続する軸がエンジン１４の出力軸２０である。この出力軸２０は、接続軸６０を介して機械式オイルポンプ４２の駆動軸に接続され、機械式オイルポンプ４２の駆動に用いられる。

電源装置３０は、回転電機１８を駆動するための装置である。電源装置３０を構成する蓄電装置３２は、充放電可能な高電圧用二次電池である。具体的には、約２００Ｖから約３００Ｖの端子電圧を有するリチウムイオン組電池である。組電池は、単電池または電池セルと呼ばれる端子電圧が１Ｖから数Ｖの電池を複数個組み合わせて、上記の所定の端子電圧を得るようにしたものである。蓄電装置３２としては、ニッケル水素組電池、大容量キャパシタ等を用いることができる。

電圧変換器３４は、蓄電装置３２とインバータ３６の間に配置され、直流電圧変換機能を有する回路である。電圧変換器３４は、リアクトルと、スイッチング素子を含んで構成される。電圧変換機能としては、蓄電装置３２側の電圧をリアクトルのエネルギ蓄積作用を利用して昇圧しインバータ３６側に供給する昇圧機能と、インバータ３６側からの電力を蓄電装置３２側に降圧して充電電力として供給する降圧機能とを有する。

インバータ３６は、回転電機１８に接続される駆動回路で、複数のスイッチング素子と逆接続ダイオード等を含んで構成され、交流電力と直流電力との間の電力変換を行う機能を有する。すなわち、インバータ３６は、回転電機１８を発電機として機能させるときは、回転電機１８からの交流三相回生電力を直流電力に変換し、蓄電装置３２側に充電電流として供給する交直変換機能を有する。また、回転電機１８をモータとして機能させるときは、蓄電装置３２側からの直流電力を交流三相駆動電力に変換し、回転電機１８に交流駆動電力として供給する直交変換機能を有する。

インバータ３６は、複数のスイッチング素子のオンオフタイミングを適切に調整するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御によって三相駆動信号を生成して、回転電機１８に供給する回路である。ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御は、回転電機１８の回転周期に応じた周期を有する基本波信号と、鋸歯状波形を有するキャリア信号との比較で、パルス幅を変調する制御である。キャリア信号の周波数は、キャリア周波数と呼ばれるが、ＰＷＭ制御の制御性を確保するため、基本波の周波数に応じてキャリア周波数が設定される。例えば、回転電機１８の回転数が高くなると、基本波の周波数が高くなるので、高いキャリア周波数が設定される。逆に、回転電機１８の回転数が低くなると、基本波の周波数が低くなるので、低いキャリア周期が設定される。

蓄電装置３２と電圧変換器３４との間に設けられる平滑コンデンサ３７は、蓄電装置３２の側の電圧、電流を平滑化する機能を有するコンデンサ素子である。また、電圧変換器３４とインバータ３６との間に設けられる平滑コンデンサ３８は、インバータ３６の側の電圧、電流を平滑化する機能を有するコンデンサ素子である。

ケース体２２は、動力伝達機構１６と回転電機１８とを内部に含む筐体である。ケース体２２の内部空間には、動力伝達機構１６と回転電機１８の可動部分の潤滑と、動力伝達機構１６および回転電機１８の冷却を行うための冷媒５０が貯留される。冷媒としては、ＡＴＦと呼ばれる潤滑油を用いることができる。

ポンプユニット４０は、機械式オイルポンプ４２と、電動オイルポンプ４４を含むユニットで、ケース体２２の内部空間に冷媒５０を循環供給する機能を有する。冷媒排出路５２は、ケース体２２において重力方向に沿った下方側、つまりケース体２２の底部に近い箇所に設けられる冷媒排出口と、ポンプユニット４０を結ぶ冷媒流通パイプである。冷媒供給路５４は、ポンプユニット４０と、ケース体２２において重力方向に沿った上方側、つまりケース体２２の天井部に近い箇所に設けられる冷媒供給口とを結ぶ冷媒流通パイプである。

機械式オイルポンプ４２と電動オイルポンプ４４とは、冷媒排出路５２と冷媒供給路５４の間に、互いに並列の関係で接続される。逆止弁４６は、機械式オイルポンプ４２とケース体２２の冷媒供給口との間で冷媒５０が逆流しないように設けられる弁である。同様に逆止弁４８は、電動オイルポンプ４４と、ケース体２２の冷媒供給口との間で冷媒５０が逆流しないように設けられる弁である。

図１でＭＯＰとして示される機械式オイルポンプ４２は、駆動軸が接続軸６０を介してエンジン１４の出力軸２０に接続されるポンプで、エンジン１４が動作するときに駆動される。すなわち、エンジン１４の始動に伴って機械式オイルポンプ４２は駆動が開始され、エンジン１４が停止すると機械式オイルポンプ４２の駆動が終了する。

図１でＥＯＰとして示される電動オイルポンプ４４は、制御装置７０からの制御信号の下でＥＯＰ駆動回路６２によって駆動される。ＥＯＰ駆動回路６２には、低電圧電源６４から直流電力が供給される。低電圧とは、蓄電装置３２の電圧に比較して低電圧という意味で、例えば約１２Ｖから１６Ｖの電圧を用いることができる。電動オイルポンプ４４の駆動軸を回転させるモータとしては、三相同期型モータを用いることができる。この場合には、ＥＯＰ駆動回路６２は、直流交流変換機能を有するインバータを含んで構成される。なお、三相同期型モータの代わりに単相交流モータを用いることもでき、あるいは直流モータを用いることもできる。電動オイルポンプ４４の駆動軸を回転させるモータとして用いられるモータ形式に応じて、ＥＯＰ駆動回路６２の内容が変更される。

制御装置７０は、上記の各要素を全体として制御する機能を有する制御回路であるが、特にここでは、キャリア周波数に応じて機械式オイルポンプ４２と電動オイルポンプ４４を使い分けて回転電機１８等を適切に冷却する制御を行う機能を有する。かかる制御装置７０は、車両搭載に適したコンピュータで構成することができる。

制御装置７０は、キャリア周波数ｆが閾値周波数ｆ₀以下か否かを判断するキャリア周波数判断部７２と、回転電機１８の温度θ_Mが予め定めた閾値温度θ_M0以上であるか否かを判断する回転電機温度判断部７４と、ハイブリッド車両に対する要求走行状態が予め定めた限界走行状態を超えるか否かを判断する車両要求走行状態判断部７６を含む。ここで、限界走行状態とは、回転電機１８の冷却が電動オイルポンプ４４のみで賄える限度の車両走行状態のことである。

また、制御装置７０は、電動オイルポンプ４４の動作を制御するＥＯＰ動作制御部７８と、動力装置１２の動作モードがＥＶ動作モードかＨＶ動作モードかを判断する動力装置動作モード判断部８０を含んで構成される。ここで、ＥＶ動作モードとは、エンジン１４を動作させずに回転電機１８を動作させる動作モードで、ＨＶ動作モードとは、エンジン１４と回転電機１８を共に動作可能とする動作モードである。

制御装置７０のこれらの機能は、ソフトウェアを実行することで実現できる。具体的には、オイルポンプ動作制御プログラムを実行することで実現できる。

図２は、キャリア周波数ｆを変更したときに機械式オイルポンプ４２と電動オイルポンプ４４を使い分ける方法の最も基本的な手順を示すフローチャートである。各手順は、オイルポンプ動作制御プログラムの各処理手順に対応する。

ここでは、まず、電動オイルポンプ４４が停止中か否かが判断される（Ｓ１０）。この判断は、電動オイルポンプ４４の回転数を検出する手段が設けられている場合には、その回転数がゼロか否かに基づいて行うことができる。あるいは、制御装置７０からＥＯＰ駆動回路に駆動指令信号が出力されているか否かに基づいて判断することもできる。

Ｓ１０の判断が肯定されると、次に、キャリア周波数ｆが予め定めた閾値周波数ｆ₀以下か否かが判断される（Ｓ１２）。この手順は、制御装置７０のキャリア周波数判断部７２の機能によって実行される。具体的には制御装置７０においてインバータ３６に対し設定されるキャリア周波数ｆの値が閾値周波数ｆ₀と比較される。閾値周波数ｆ₀は、キャリア周波数ｆが下がってくることで回転電機１８の温度θ_Mが上昇することに基づいて設定される。

インバータ３６におけるキャリア周波数ｆは、回転電機１８の制御性を確保するため、制御に用いられる基本波信号の周波数に応じてあらかじめ設定される。基本波信号の周波数が高いときはキャリア周波数ｆが高く設定され、基本波信号の周波数が低いときはキャリア周波数ｆが低く設定される。基本波信号の周波数は、回転電機１８の回転数に対応する周波数である。基本波信号にはこのキャリア周波数によるノイズがリップルとして現れる。

図３は、基本波信号の周期とリップルノイズの大きさを示す図である。図３（ａ）は基本波信号の周期が短い場合で、回転電機１８の回転数が高く、ハイブリッド車両の車速が高速のときに対応する。図３（ｂ）は基本波信号の周期が長い場合で、回転電機１８の回転数が低く、ハイブリッド車両の車速が低速の場合に対応する。これらの図の横軸は時間、縦軸は、信号振幅を示す電圧である。それぞれの図に、約１周期分の基本波信号波形が示されており、この基本波信号波形に重畳して周期的なリップルノイズが現れている。

図３（ａ）のリップルノイズの振幅ΔＶ_r1と図３（ｂ）のリップルノイズの振幅ΔＶ_r2を比較すると、基本波信号の周期が長くキャリア周波数ｆが低い図３（ｂ）の方がリップルノイズの振幅が大きい。リップルノイズの振幅が大きいと、回転電機１８における損失が大きくなり、回転電機１８の温度θ_Mが上昇し、冷却が必要になる。このように、キャリア周波数ｆが下がってくることで回転電機１８の温度θ_Mが上昇するので、冷却が必要となるキャリア周波数ｆを閾値周波数ｆ₀にして設定する。

図２に戻り、Ｓ１２の判断が肯定されると、停止している電動オイルポンプ４４が駆動される（Ｓ１４）。この手順は、制御装置７０のＥＯＰ動作制御部７８の機能により実行される。具体的には、制御装置７０からＥＯＰ駆動回路６２に対し駆動指令信号が出力される。Ｓ１２の判断が否定されると、電動オイルポンプ４４は駆動されず停止したままである。

Ｓ１４において、機械式オイルポンプ４２を用いずに電動オイルポンプ４４を駆動するのは以下の理由による。すなわち、機械式オイルポンプはエンジン１４によって駆動されるので、エンジン１４の回転数に応じて冷媒５０の吐出量が決まる。このように、機械式オイルポンプ４２はエンジン１４の動作状態によってその冷却能力が変化する。例えば、エンジン１４の回転数が低いと、回転電機１８を冷却するのに必要な冷媒５０が吐出されない。これに対し、電動オイルポンプ４４はエンジン１４の動作状態に関係なく、一定量の冷媒５０を吐出できるので、回転電機１８を適切に冷却することができる。この相違のために、Ｓ１２の判断が肯定されると、機械式オイルポンプ４２ではなく、電動オイルポンプ４４が駆動されるのである。

電動オイルポンプ４４が駆動されると、そのために電力を消費するので、ハイブリッド車両の全体の燃費が低下する。そこで、実際に必要なときにのみ電動オイルポンプ４４を駆動させることが好ましい。図４は、図２の手順の改良版で、燃費低下を抑制するための手順を示すフローチャートである。各手順は、オイルポンプ動作制御プログラムの各処理手順に対応する。

図４でＳ１２とＳ１４は図２と同じであるので、詳細な説明を省略する。ここで、Ｓ１２の判断が肯定されると、次に、回転電機１８の実際の温度θ_Mが予め定めた閾値温度θ_M0以上であるか否かが判断される（Ｓ１６）。この手順は、制御装置７０の回転電機温度判断部７４の機能によって実行される。具体的には、温度検出器２４の検出データが取得されて制御装置７０に伝送され、閾値温度θ_M0と比較される。閾値温度θ_M0としては、回転電機１８が過熱状態とならない温度を用いることができる。

Ｓ１６の判断が肯定されると、停止している電動オイルポンプ４４が駆動される（Ｓ１４）。この手順は、図２で説明した内容と同じであるので詳細な説明を省略する。回転電機１８の温度θ_Mが閾値温度θ_M0未満のときはＳ１６の判断が否定され、電動オイルポンプ４４は駆動されずに停止したままとされ、Ｓ１０に戻される。

図４と図２を比較すると、図４では、Ｓ１６の手順が追加されている。図２では、回転電機１８の温度上昇を示すものとしてキャリア周波数ｆの低下を用いているが、図４では、これに加え、回転電機１８の温度θ_Mを用いて回転電機１８の温度上昇があるか否かを判断している。これによって、電動オイルポンプ４４の不要な駆動を抑制でき、ハイブリッド車両の全体の燃費低下を抑制できる。

電動オイルポンプ４４は、一定量の冷媒５０を吐出するが、その吐出量が回転電機１８の冷却に対し不十分なことがある。図５は、図４の改良版で、電動オイルポンプ４４の冷却能力が不足するときに対応する手順を示すフローチャートである。各手順は、オイルポンプ動作制御プログラムの各処理手順に対応する。

ここでは、最初に、動力装置１２の動作モードがＥＶ動作モードか否かが判断される（Ｓ１８）。この判断は、制御装置７０から動力装置１２に出力される動作指令信号に基づいて行うことができる。あるいは、エンジン１４と回転電機１８にそれぞれ回転数検出手段が設けられている場合には、エンジン１４が回転しているか否か、回転電機１８が回転しているか否かに基づいて判断することもできる。すなわち、回転電機１８が回転し、エンジン１４が回転していないときには、Ｓ１８の判断が肯定される。

Ｓ１８の判断が否定されるときは動力装置１２の動作モードがＨＶ動作モードであるので、それ以上のステップに進まない。図２、図４でもこのことは同様であるが、図５の場合には、Ｓ２６においてＨＶ動作モードに切り替える処理が行われるために、注意的にＳ１８の手順を示したものである。

Ｓ１８の判断が肯定されると、図４で説明したＳ１０，Ｓ１２，Ｓ１６，Ｓ１４の順にこれらの手順が実行される。その内容は、図４で説明したものと同じであるので、詳細な説明を省略する。

Ｓ１４の処理を行った後、回転電機１８の実際の温度θ_Mが予め定めた第２閾値温度θ_M1以上であるか否かが判断される（Ｓ２０）。この手順はＳ１６と同様の内容であるが、温度検出器２４の検出データとの比較が閾値温度θ_M0ではなくて、閾値温度θ_M0よりも高い第２閾値温度θ_M1であることが異なる。第２閾値温度θ_M1は、電動オイルポンプ４４の冷却が十分か不十分化を判断するために用いるものであるので、（θ_M1−θ_M0）は、測定誤差を考慮して、数℃から１０℃程度の適当な値とすることができる。

Ｓ２０の判断が否定されるときは、電動オイルポンプ４４の冷却が十分であるので、次に、回転電機１８のθ_Mが閾値温度θ_M0未満であるか否かが判断される（Ｓ２２）。この手順における判断内容はＳ１６と反対の内容である。Ｓ２２が肯定されるときは、電動オイルポンプ４４の冷却が十分であって回転電機１８が過熱状態でないので、もはや冷却が不要である。そこで、電動オイルポンプ４４の駆動が停止され（Ｓ２４）、Ｓ１６に戻される。Ｓ２２が否定されるときは電動オイルポンプ４４の駆動を継続し、Ｓ２０に戻って、回転電機１８の温度θ_Mが第２閾値温度θ_M1以上とならないかの判断監視を継続する。

Ｓ２０の判断が肯定されるときは、電動オイルポンプ４４による冷却では不十分であるので、動力装置１２の動作モードをＥＶ動作モードからＨＶ動作モードへ切り替える（Ｓ２６）。動作モードをＨＶ動作モードに変更することで、エンジン１４を始動させて機械式オイルポンプ４２を作動させることができる。機械式オイルポンプ４２は、エンジン１４の回転数を上げることで吐出量が増加するので、これによって必要な冷却能力を確保できる。なお、ハイブリッド車両に対する必要出力にエンジン１４の出力が寄与するので、回転電機１８の出力を低くでき、これによっても回転電機１８の温度を抑制できる。

機械式オイルポンプ４２が駆動されるときに、電動オイルポンプ４４は駆動されたままとしてもよい。このときには、電動オイルポンプ４４の冷却能力と機械式オイルポンプ４２の冷却能力が加算されるので、回転電機１８が効果的に冷却される。電動オイルポンプ４４の駆動には電力を消費するので、機械式オイルポンプ４２の駆動するときに電動オイルポンプ４４の駆動を停止するものとしてもよい。この場合には、電動オイルポンプ４４の駆動停止によって逆止弁４８が完全に閉状態となってから、機械式オイルポンプ４２の駆動を開始するようにする。このようにすることで、機械式オイルポンプ４２と電動オイルポンプ４４との間で冷媒５０が逆流することを防止できる。

回転電機１８の温度が上昇する場合、回転電機１８を電動オイルポンプ４４のみで冷却できるかどうかは、回転電機１８の温度θ_Mが第２閾値温度θ_M1以上となるかどうかを判断しなくても、ハイブリッド車両の走行状態を知ることで判断できる。図６は、図４の改良版で、電動オイルポンプ４４の冷却能力が不足するかどうかをハイブリッド車両に対するユーザの要求走行状態に基づいて判断する方法の手順を示すフローチャートである。各手順は、オイルポンプ動作制御プログラムの各処理手順に対応する。

ここでは、Ｓ１８，Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ１６，Ｓ１４までの手順は、図５と全く同様である。Ｓ１４の処理が行われた後、ハイブリッド車両に対する要求走行状態が取得される（Ｓ２８）。要求走行状態は、ユーザのアクセル踏み度、ブレーキペダルの操作等から、ハイブリッド車両に対する要求出力、要求車速として取得することができる。そして、取得した要求走行状態が限界走行状態を超えるか否かが判断される（Ｓ３０）。この手順は、制御装置７０の車両要求走行状態判断部７６の機能によって実行される。

ここで、限界走行状態とは、ハイブリッド車両の走行状態に対応するポンプユニット４０の必要冷却能力が、電動オイルポンプ４４のみで賄える限度となる車両走行状態のことである。限界走行状態を示す値としては、回転電機１８の温度θ_M以外のものであればよい。例えば、動力装置１２の出力としてのパワーまたはトルク、ハイブリッド車両の車速、これらに対応するアクセル踏み度、アクセル踏み度の時間的変化率、車軸回転数、回転電機１８の回転数、エンジン１４の回転数等を用いることができる。

図７に限界走行状態を示す値として、エンジン１４の回転数Ｎ_Eについての閾値回転数Ｎ_E0を用いる例を示す。図７は、横軸がエンジン１４の回転数Ｎ_Eで、縦軸が機械式オイルポンプ４２の冷却能力または電動オイルポンプ４４の冷却能力である。ここでは、Ｎ_Eに対し右肩上がりの直線的特性線がＭＯＰとして示されているが、これが機械式オイルポンプ４２の冷却能力特性線である。また、Ｎ_Eに対し一定値特性線がＥＯＰとして示されているが、これが電動オイルポンプ４４の冷却能力特性線である。

閾値回転数Ｎ_E0は、機械式オイルポンプ４２の冷却能力特性線と、電動オイルポンプ４４の冷却能力特性線と交差するエンジン１４の回転数Ｎ_Eである。エンジン１４の回転数Ｎ_Eが閾値回転数Ｎ_E0のときは、機械式オイルポンプ４２の冷却能力は電動オイルポンプ４４の冷却能力よりも低いので、この範囲では電動オイルポンプ４４を駆動させることが好ましい。一方、エンジン１４の回転数Ｎ_Eが閾値回転数Ｎ_E0以上のときは、機械式オイルポンプ４２の冷却能力は電動オイルポンプ４４の冷却能力よりも高い。したがって、この範囲において、電動オイルポンプ４４の冷却能力が回転電機１８の冷却に対し不十分であるときは、機械式オイルポンプ４２を駆動させることが好ましい。このように、閾値回転数Ｎ_E0は、限度走行状態を示す値として用いることができる。

再び図６に戻り、Ｓ３０の判断が否定されるときは電動オイルポンプ４４の駆動を継続し、Ｓ２８に戻る。Ｓ３０の判断が肯定されるときは、動力装置１２の動作モードをＥＶ動作モードからＨＶ動作モードに切り替える（Ｓ２６）。これによって、エンジン１４が始動され、機械式オイルポンプ４２が駆動される。この内容は図５のＳ２６と同じであるので、詳細な説明を省略する。このようにして、回転電機１８の温度θ_Mを第２閾値温度θ_M1と比較することなく、回転電機１８の冷却を適切なものとできる。

本発明に係る車両制御システムは、機械式オイルポンプと電動オイルポンプとを搭載する車両に利用できる。

１０ 車両制御システム、１２ 動力装置、１４ エンジン、１６ 動力伝達機構、１８ 回転電機、２０ 出力軸、２２ ケース体、２４ 温度検出器、３０ 電源装置、３２ 蓄電装置、３４ 電圧変換器、３６ インバータ、３７，３８ 平滑コンデンサ、４０ ポンプユニット、４２ 機械式オイルポンプ、４４ 電動オイルポンプ、４６，４８ 逆止弁、５０ 冷媒、５２ 冷媒排出路、５４ 冷媒供給路、６０ 接続軸、６２ ＥＯＰ駆動回路、６４ 低電圧電源、７０ 制御装置、７２ キャリア周波数判断部、７４ 回転電機温度判断部、７６ 車両要求走行状態判断部、７８ ＥＯＰ動作制御部、８０ 動力装置動作モード判断部。

Claims (5)

1. 少なくとも回転電機を有する動力装置と、
   回転電機に接続され、予め定めたキャリア周波数に基づいて動作する駆動回路と、
   回転電機を冷却する冷媒を循環させるポンプユニットと、
   キャリア周波数が予め設定された閾値周波数以下のときに、回転電機に対するポンプユニットの冷却能力を増加させる制御装置と、
   を備えることを特徴とする車両制御システム。
2. 請求項１に記載の車両制御システムにおいて、
   ポンプユニットは少なくとも電動オイルポンプを有し、
   制御装置は、
   キャリア周波数が閾値周波数以下のときに電動オイルポンプを駆動させることを特徴とする車両制御システム。
3. 請求項２に記載の車両制御システムにおいて、
   制御装置は、
   キャリア周波数が閾値周波数以下であり、かつ回転電機の温度が予め定めた閾値温度以上のときに電動オイルポンプを駆動させ、
   キャリア周波数が閾値周波数以下であっても回転電機の温度が予め定めた閾値温度未満のときは電動オイルポンプを駆動しないことを特徴とする車両制御システム。
4. 請求項３に記載の車両制御システムにおいて、
   動力装置は、さらに内燃機関を有し、
   ポンプユニットは、さらに内燃機関によって駆動される機械式オイルポンプを有し、
   制御装置は、
   電動オイルポンプを駆動させた後に、回転電機の温度が閾値温度よりも高い温度であって予め定めた第２閾値温度以上のときに、内燃機関を動作させずに回転電機を動作させるＥＶ動作モードから、内燃機関と回転電機を共に動作可能とするＨＶ動作モードに動力装置の動作モードを切り替えることで、内燃機関を始動させ機械式オイルポンプを駆動させることを特徴とする車両制御システム。
5. 請求項３に記載の車両制御システムにおいて、
   動力装置は、さらに内燃機関を有し、
   ポンプユニットは、さらに内燃機関によって駆動される機械式オイルポンプを有し、
   制御装置は、
   車両の走行状態に対応するポンプユニットの必要冷却能力について予め電動オイルポンプのみで賄える限度の車両走行状態を限界走行状態とし、
   内燃機関を動作させずに回転電機を動作させるＥＶ動作モードのときに、キャリア周波数が閾値周波数以下であり、かつ回転電機の温度が予め定めた閾値温度以上となって電動オイルポンプを駆動させた後に、
   車両の要求走行状態が限界走行状態に至らないときには、ＥＶ動作モードのままとし、
   車両の要求走行状態が限界走行状態を超えるには、ＥＶ動作モードから、内燃機関と回転電機を共に動作可能とするＨＶ動作モードに動力装置の動作モードを切り替えることで、内燃機関を始動させ機械式オイルポンプを駆動させることを特徴とする車両制御システム。

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