JP2013244875A - Vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンおよびモータを備えた車両に関する。 The present invention relates to a vehicle including an engine and a motor.
特開2010−226880号公報(特許文献1)には、4つの車輪のそれぞれに駆動用のモータが配置される電気自動車において、ナビゲーション装置からの情報を用いて各モータの使用計画を作成し、その使用計画に基づいて各モータを制御することで、各モータの温度上昇レベルが上限値を超えないようにする技術が開示されている。 In JP2010-226880A (Patent Document 1), in an electric vehicle in which a driving motor is arranged on each of four wheels, a use plan of each motor is created using information from a navigation device, A technique is disclosed in which the temperature rise level of each motor is prevented from exceeding the upper limit value by controlling each motor based on the use plan.
ところで、エンジンおよびモータを備えたハイブリッド車両のなかには、エンジンの動力を用いずにモータの動力を用いて走行するEV走行とエンジンおよびモータの双方の動力を用いて走行するHV走行との切替が可能なものがある。このようなハイブリッド車両においては、モータの動力のみで走行するEV走行からエンジンのアシストが得られるHV走行に切り替えることで、モータの熱負荷(発熱量)を軽減することができる。 By the way, in a hybrid vehicle including an engine and a motor, it is possible to switch between EV traveling that uses the power of the motor without using the power of the engine and HV traveling that uses the power of both the engine and the motor. There is something. In such a hybrid vehicle, the thermal load (heat generation amount) of the motor can be reduced by switching from EV traveling that travels only by the power of the motor to HV traveling that can obtain engine assistance.
しかしながら、モータ温度が所定の負荷制限開始温度を超えた場合にモータの負荷率を制限する制御が行なわれる場合には、モータ温度が負荷制限開始温度に達する直前までEV走行を行なうと、その後にHV走行に切り替えても、熱のオーバーシュートによりモータ温度は直ぐには低下しない。そのため、モータ温度が負荷制限開始温度を超えてモータの負荷率が制限されてしまい、車両の動力性能が低下する可能性がある。 However, when control is performed to limit the load factor of the motor when the motor temperature exceeds a predetermined load limit start temperature, if EV running is performed until just before the motor temperature reaches the load limit start temperature, Even when switching to HV traveling, the motor temperature does not decrease immediately due to thermal overshoot. Therefore, the motor temperature exceeds the load limit start temperature and the load factor of the motor is limited, and the power performance of the vehicle may be reduced.
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、エンジンおよびモータを備えた車両において、車両の動力性能低下を未然に防止することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to prevent a reduction in power performance of a vehicle in a vehicle including an engine and a motor.
この発明に係る車両は、車両の駆動力を発生するエンジンおよびモータと、車両の走行経路情報を取得するナビゲーション装置と、モータの温度を検出するセンサと、エンジンおよびモータを制御する制御装置とを備える。制御装置は、エンジンの動力を用いずにモータの動力を用いて走行するモータ走行中にセンサによる検出温度がモータ走行禁止温度を超えた場合、モータ走行からエンジンおよびモータの双方の動力を用いて走行するハイブリッド走行に切り替える。制御装置は、検出温度が負荷制限開始温度を超えた場合、モータの負荷率を制限する。制御装置は、モータ走行中にナビゲーション装置からの情報を用いて所定時間経過後のモータの予測温度を算出し、予測温度が負荷制限開始温度よりも低い場合はモータ走行禁止温度を第1温度に設定し、予測温度が負荷制限開始温度よりも高い場合はモータ走行禁止温度を第1温度よりも低くかつ負荷制限開始温度よりも低い第2温度に変更する。 A vehicle according to the present invention includes an engine and a motor that generate driving force of the vehicle, a navigation device that acquires vehicle travel route information, a sensor that detects the temperature of the motor, and a control device that controls the engine and the motor. Prepare. When the temperature detected by the sensor exceeds the motor travel prohibition temperature during motor travel that travels using the power of the motor without using the power of the engine, the control device uses the power of both the engine and the motor from the motor travel. Switch to hybrid driving. The control device limits the load factor of the motor when the detected temperature exceeds the load limit start temperature. The control device calculates the predicted temperature of the motor after a predetermined time using the information from the navigation device during motor traveling, and when the predicted temperature is lower than the load limit start temperature, the motor traveling prohibition temperature is set to the first temperature. If the predicted temperature is higher than the load limit start temperature, the motor travel prohibition temperature is changed to a second temperature lower than the first temperature and lower than the load limit start temperature.
本発明によれば、エンジンおよびモータを備えた車両において、車両の動力性能低下を未然に防止することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the vehicle provided with the engine and the motor, the power performance fall of a vehicle can be prevented beforehand.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
図1は、本発明の実施の形態による車両1の全体ブロック図である。車両1は、いわゆるプラグインハイブリッド車両である。車両1は、エンジン10と、第1MG(Motor Generator)20と、第2MG30と、動力分割装置40と、減速機50と、PCU(Power Control Unit)60と、バッテリ70と、駆動輪80と、ECU(Electronic Control Unit)200とを備える。さらに、車両1は、充電ポート110と、充電器300とを備える。なお、本発明は、充電ポート110および充電器300を備えない通常のハイブリッド車両にも適用可能である。
FIG. 1 is an overall block diagram of a
エンジン10、第1MG20および第2MG30は、動力分割装置40を介して連結される。そして、この車両1は、エンジン10および第2MG30の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン10が発生する動力は、動力分割装置40によって2経路に分割される。すなわち、一方は減速機50を介して駆動輪80へ伝達される経路であり、もう一方は第1MG20へ伝達される経路である。
エンジン10は、ECU200からの制御信号によって制御される。第1MG20および第2MG30は、交流電動機であり、たとえば、三相交流同期電動機である。第1MG20は、動力分割装置40によって分割されたエンジン10の動力を用いて発電する。第2MG30は、バッテリ70に蓄えられた電力および第1MG20により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、第2MG30の駆動力は、減速機50を介して駆動輪80に伝達される。なお、車両の制動時等には、減速機50を介して駆動輪80により第2MG30が駆動され、第2MG30が発電機として動作する。これにより、第2MG30は、車両の運動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとしても機能する。第2MG30により発電された回生電力は、バッテリ70に蓄えられる。
動力分割装置40は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン10のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第1MG20の回転軸に連結される。リングギヤは第2MG30の回転軸および減速機50に連結される。このように、エンジン10、第1MG20および第2MG30が、遊星歯車からなる動力分割装置40を介して連結されることで、エンジン回転速度、第1MG回転速度および第2MG回転速度は、共線図において直線で結ばれる関係になる。
PCU60は、ECU200からの制御信号によって制御される。PCU60は、バッテリ70に蓄えられた直流電力を第1MG20および第2MG30を駆動可能な交流電力に変換して第1MG20および/または第2MG30に出力する。これにより、バッテリ70に蓄えられた電力で第1MG20および/または第2MG30が駆動される。また、PCU60は、第1MG20および/または第2MG30によって発電される交流電力をバッテリ70に充電可能な直流電力に変換してバッテリ70へ出力する。これにより、第1MG20および/または第2MG30が発電した電力でバッテリ70が充電される。
PCU 60 is controlled by a control signal from
バッテリ70は、第1MG20および/または第2MG30を駆動するための電力を蓄える直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池を含んで構成される。バッテリ70の出力電圧は、たとえば200V程度である。なお、バッテリ70として、大容量のキャパシタも採用可能である。
The
充電ポート110は、外部電源400からの電力(以下、単に「外部電力」という)を受けるための電力インターフェースである。充電ポート110は、外部電源400に接続された充電コネクタ410と接続可能に構成される。
充電器300は、充電ポート110およびバッテリ70と電気的に接続される。充電器300は、ECU200からの制御信号に基づいて、充電ポート110が受けた外部電力をバッテリ70に充電可能な電力に変換してバッテリ70に出力する。これにより、外部電力によるバッテリ70の充電が行なわれる。
さらに、車両1は、温度センサ11、ナビゲーション装置12を備える。
温度センサ11は、第2MG30の温度を検出し、検出結果をECU200に出力する。温度センサ11は、たとえばサーミスタ(温度変化に対して電気抵抗が変化する抵抗体)を含んで構成されるようにしてもよい。なお、以下では、温度センサ11が検出した第2MG30の温度を「モータ検出温度T」と称する。
Further, the
ナビゲーション装置12は、ユーザによって設定された目的地までの走行経路、走行時間、平均速度等の情報(以下「NAVI情報」ともいう)を演算し、演算結果をECU200に出力する。
The
ECU200は、図示しないCPU(Central Processing Unit)およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサ等からの情報に基づいて、所定の演算処理を実行するように構成される。
The
ECU200は、エンジン10の動力を用いずに第2MG30の動力を用いて走行するモータ走行(以下「EV走行」という)を行なうEV走行モードと、エンジン10および第2MG30の双方の動力を用いて走行するハイブリッド走行(以下「HV走行」という)を行なうHV走行モードとのいずれかの走行モードで、車両1を走行させる。
EV走行中は、エンジン10によるアシストが得られず第2MG30の動力での走行となるため、第2MG30の熱負荷(発熱量)が比較的大きくなる傾向にある。逆に、HV走行中は、エンジン10によるアシストが得られるため、第2MG30の熱負荷が比較的小さくなる傾向にある。この点を考慮し、ECU200は、EV走行中にモータ検出温度TがEV走行禁止温度TPを超えた場合、EV走行からHV走行への切替を行なう。これにより、第2MG30の熱負荷が緩和される。
During EV travel, the
また、EV走行中かHV走行中かに関わらず、第2MG30の温度が許容温度(正常に作動する温度の上限値)を超えてしまうと、第2MG30の動力を用いた走行ができなくなる。この点を考慮し、ECU200は、EV走行中かHV走行中かに関わらず、モータ検出温度Tが予め定められた負荷制限開始温度TR未満である場合は第2MG30の負荷率(以下「モータ負荷率」という)を100%とし、モータ検出温度Tが負荷制限開始温度TR以上である場合はモータ検出温度Tに応じてモータ負荷率を100%よりも低下させて第2MG30の出力を制限する制御(以下「負荷率制限制御」という)を行なう。
Regardless of whether the vehicle is traveling in EV or HV, if the temperature of the
以上のような構成を有する車両1において、モータ検出温度Tが負荷制限開始温度TRに達する直前までEV走行を行なうと、その後にHV走行に切り替えても、熱のオーバーシュートによりモータ検出温度Tは直ぐには低下せずにしばらくの間は増加する。そのため、モータ検出温度Tが負荷制限開始温度TRを超えてしまい、上述の負荷率制限制御が開始されて車両の動力性能が低下する可能性がある。
In the
そこで、本実施の形態によるECU200は、NAVI情報に応じてEV走行禁止温度TPを可変制御する。具体的には、ECU200は、NAVI情報およびモータ検出温度Tを用いて、所定時間経過後の第2MG30の予測温度(以下「将来のモータ予測温度」という)を算出する。そして、ECU200は、将来のモータ予測温度が負荷制限開始温度TRよりも高い場合には、EV走行禁止温度TPを予め低い値に変更する。これにより、熱のオーバーシュートを見込んで早期にEV走行からHV走行に切り替えることができる。
Therefore,
図2は、ECU200の機能ブロック図である。図2に示した各機能ブロックは、ハードウェアによって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
FIG. 2 is a functional block diagram of
ECU200は、運転計画部210と、負荷制限制御部220と、EV走行禁止温度変更部230とを含む。
運転計画部210は、NAVI情報に基づいて目的地までの運転計画(EV走行区間とHV走行区間の設定など)を作成し、その運転計画に基づいて目的地までの第2MG30の負荷予測(以下、単に「モータ負荷予測」という)を算出する。
The
負荷制限制御部220は、モータ検出温度Tに基づいて、上述した負荷率制限制御を行なう。すなわち、モータ検出温度Tが負荷制限開始温度TR未満である場合はモータ負荷率を100%とし、モータ検出温度Tが負荷制限開始温度TR以上である場合はモータ検出温度Tが高いほどモータ負荷率を100%よりも低下させる。
The load
EV走行禁止温度変更部230は、温度センサ11で検出されたモータ検出温度TとNAVI情報から算出されたモータ負荷予測とに基づいて、上述した将来のモータ予測温度を算出する。そして、EV走行禁止温度変更部230は、将来のモータ予測温度が負荷制限開始温度TRよりも低い場合はEV走行禁止温度TPを「温度T1」に設定し、将来のモータ予測温度が負荷制限開始温度TRよりも高い場合はEV走行禁止温度TPを「温度T2」に設定する。ここで、「温度T1」は、負荷制限開始温度TRよりも僅かに低い値に設定される。一方、「温度T2」は、熱のオーバーシュートを見込んで、温度T1よりもさらに所定温度だけ低い値に設定される。このように、将来のモータ予測温度が負荷制限開始温度TRよりも高い場合は、EV走行禁止温度TPを予め「温度T2」に低下させておく。これにより、EV走行からHV走行への移行時期を熱のオーバーシュートを見込んで予め早めておくことができる。そのため、HV走行移行後に実際に熱のオーバーシュートが生じてもモータ検出温度Tが負荷制限開始温度TRを超えず、負荷率制限制御による急激な負荷率制限(動力性能低下)を抑止できる。
The EV travel prohibition
図3は、モータ検出温度Tの変化態様の一例を示す図である。
時刻t1よりも前は、将来のモータ予測温度が負荷制限開始温度TR未満であると判定されている期間であり、EV走行禁止温度TPが「温度T1」に設定されている。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of how the motor detection temperature T changes.
Prior to time t1, this is a period in which the predicted future motor temperature is determined to be lower than the load limit start temperature TR, and the EV travel prohibition temperature TP is set to “temperature T1”.
時刻t1にて将来のモータ予測温度が負荷制限開始温度TR以上であると判定されると、EV走行禁止温度TPが温度T1から「温度T2」に低下される。そのため、その後、モータ検出温度Tが温度T2に達した時刻t2にて、EV走行からHV走行に切り替えられる。HV走行切替後は第2MG30の熱負荷は軽減されるが、しばらくの間は熱のオーバーシュートによってモータ検出温度Tは低下せず増加する。本実施の形態では、このような熱のオーバーシュートを見込んで、EV走行禁止温度TPを予め「温度T2」に低下させておく。これにより、モータ検出温度Tが「温度T2」に達した時刻t2にてHV走行に早期に切り替えられるが、温度T2と負荷制限開始温度TRとの温度差が十分に確保されているためHV走行移行後に実際に熱のオーバーシュートが生じてもモータ検出温度Tは負荷制限開始温度TRを超えない。そのため、負荷率制限制御による急激な負荷率制限(動力性能低下)を抑止できる。
When it is determined that the predicted motor temperature in the future is equal to or higher than the load limit start temperature TR at time t1, the EV travel prohibition temperature TP is lowered from the temperature T1 to the “temperature T2”. Therefore, after that, at time t2 when the detected motor temperature T reaches the temperature T2, the EV traveling is switched to the HV traveling. Although the thermal load of the
図3に示した一点鎖線は、比較例として、EV走行禁止温度TPを「温度T1」に固定した場合のモータ検出温度Tの変化態様を示したものである。この比較例では、モータ検出温度Tが温度T1に達する時刻t3にてHV走行に切り替えられることになるが、温度T1と負荷制限開始温度TRとの温度差が十分に確保されていないため、HV走行切替後に、熱のオーバーシュートによってモータ検出温度Tが負荷制限開始温度TRを超えてしまい、負荷率制限制御が開始されて車両の動力性能が低下してしまうという問題が生じる。本実施の形態では、このような問題を回避することができる。 The dashed-dotted line shown in FIG. 3 shows the change aspect of the motor detection temperature T at the time of fixing EV running prohibition temperature TP to "temperature T1" as a comparative example. In this comparative example, switching to HV traveling is performed at time t3 when the motor detection temperature T reaches the temperature T1, but since the temperature difference between the temperature T1 and the load limit start temperature TR is not sufficiently ensured, the HV After the travel switching, there is a problem that the motor detection temperature T exceeds the load limit start temperature TR due to thermal overshoot, and the load factor limit control is started and the power performance of the vehicle is deteriorated. In the present embodiment, such a problem can be avoided.
以上のように、本実施の形態によるECU200は、NAVI情報を用いて将来のモータ予測温度を算出し、将来のモータ予測温度が負荷制限開始温度TRよりも高い場合には、熱のオーバーシュートを見込んでEV走行禁止温度TPを予め低い値に変更する。これにより、早期にEV走行からHV走行に切り替えることができ、熱のオーバーシュートによるモータの負荷制限(動力性能低下)を未然に防止することができる。
As described above, the
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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 車両、10 エンジン、11 温度センサ、12 ナビゲーション装置、20 第1MG、30 第2MG、40 動力分割装置、50 減速機、70 バッテリ、80 駆動輪、110 充電ポート、200 ECU、210 運転計画部、220 負荷制限制御部、230 EV走行禁止温度変更部、300 充電器、400 外部電源、410 充電コネクタ。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
車両の走行経路情報を取得するナビゲーション装置と、
前記モータの温度を検出するセンサと、
前記エンジンおよび前記モータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記エンジンの動力を用いずに前記モータの動力を用いて走行するモータ走行中に前記センサによる検出温度がモータ走行禁止温度を超えた場合、前記モータ走行から前記エンジンおよび前記モータの双方の動力を用いて走行するハイブリッド走行に切り替え、
前記制御装置は、前記検出温度が負荷制限開始温度を超えた場合、前記モータの負荷率を制限し、
前記制御装置は、前記モータ走行中に前記ナビゲーション装置からの情報を用いて所定時間経過後の前記モータの予測温度を算出し、前記予測温度が前記負荷制限開始温度よりも低い場合は前記モータ走行禁止温度を第1温度に設定し、前記予測温度が前記負荷制限開始温度よりも高い場合は前記モータ走行禁止温度を前記第1温度よりも低くかつ前記負荷制限開始温度よりも低い第2温度に変更する、車両。 An engine and a motor for generating a driving force of the vehicle;
A navigation device for acquiring vehicle travel route information;
A sensor for detecting the temperature of the motor;
A control device for controlling the engine and the motor,
When the temperature detected by the sensor exceeds the motor travel prohibition temperature during motor travel that travels using the power of the motor without using the power of the engine, the control device starts from the motor travel to the engine and the motor. Switch to hybrid driving that uses both of the power,
When the detected temperature exceeds the load limit start temperature, the control device limits the load factor of the motor,
The control device calculates a predicted temperature of the motor after a predetermined time using information from the navigation device during the motor traveling, and the motor traveling when the predicted temperature is lower than the load limit start temperature. A prohibition temperature is set to a first temperature, and when the predicted temperature is higher than the load limit start temperature, the motor travel prohibition temperature is set to a second temperature lower than the first temperature and lower than the load limit start temperature. Change the vehicle.
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Cited By (2)
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JP2014118075A (en) * | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Toyota Motor Corp | Control unit of hybrid vehicle |
JP2015157565A (en) * | 2014-02-24 | 2015-09-03 | トヨタ自動車株式会社 | Movement support apparatus, movement support method, and driving support system |
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2012
- 2012-05-28 JP JP2012120653A patent/JP2013244875A/en active Pending
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