JP2014088160A

JP2014088160A - ハイブリッド車両の駆動装置

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Publication number: JP2014088160A
Application number: JP2013035680A
Authority: JP
Inventors: Wataru Yokoyama; 亘横山; Kazuyoshi Takada; 和良高田; Shunsuke Sawano; 俊輔澤野
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2033-02-26
Also published as: JP6146047B2

Abstract

【課題】電力を回生可能な電力変換装置において、回生中の冷却能力に依存せず回生電力の最大値制限を解消または緩和できるものを提供する。
【解決手段】インバータ１３およびモータジェネレータ１１は、運動エネルギーを電気エネルギーとして回生する発熱体である。ファン１２は発熱体を冷却する。制御手段３０は、発熱体の温度に基づいて最大回生電力を求め、この最大回生電力と、発熱体との温度とに基づいて、ファン１２の駆動を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明はハイブリッド車両の駆動装置に関する。

ハイブリッド車両において減速時の運動エネルギーを電気エネルギーとして回生する機器として、インバータやモータ等が用いられる。これらのインバータやモータは回生に伴って発熱するので、ファンを用いてこれらを冷却する構成が知られている。たとえば特許文献１にはモータにファンを取り付けてインバータを冷却する構成が記載されている。

特開２００７−３７２６２号公報

しかしながら、ファンによる冷却では、インバータ又はモータ回生中の冷却能力が回生に伴う発熱量に追いつかない場合がある。このため、従来の構成では、発熱を抑えるために回生電力の最大値を制限しなければならないという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、回生電力の最大値制限を解消または緩和できるハイブリッド車両の駆動装置を提供することを目的とする。

上述の問題を解決するため、この発明に係る電力を回生可能なハイブリッド車両の駆動装置は、内燃機関と、運動エネルギーを電気エネルギーとして回生する、インバータおよびモータジェネレータと、発熱体としてのインバータまたはモータジェネレータの温度を測定する手段と、インバータまたはモータジェネレータの温度を測定する手段と、発熱体を冷却するファンと、ファンの駆動を制御する制御手段とを備え、制御手段は、車速またはインバータまたはモータジェネレータの温度に基づいて、最大回生電力を求める機能と、最大回生電力と、インバータまたはモータジェネレータの温度とに基づいて、ファンの駆動を制御する機能とを有する。

このような構成によれば、温度制限を有する機器の温度に基づいて最大回生電力が定まり、この最大回生電力と発熱体の温度とに基づいてファンの駆動が制御される。

制御手段は、ファンの駆動を制御する機能の一部として、回生によって発熱体の温度が上昇する予測温度差分を求める機能と、発熱体の温度と予測温度差分とに基づいて予測温度を求める機能と、予測温度と所定の閾値温度との差に基づいて、要求されるファンの駆動力の増加分を求める機能と、要求されるファンの駆動力の増加分に基づいて、ファンの駆動を制御する機能とを有してもよい。
ファンは内燃機関に連結されて駆動され、制御手段は、ファンの駆動を制御する機能の一部として、要求されるファンの駆動力の増加分に基づいて、内燃機関の回転数を制御する機能を有してもよい。
制御手段は、ファンの駆動を制御する機能の一部として、要求されるファンの駆動力の増加分に基づいて、内燃機関における燃料消費量の増加分を求める機能と、燃料消費量の増加分が所定の消費量閾値より大きい場合には、要求されるファンの駆動力の増加分に代えて、消費量閾値に応じたファンの駆動力の増加分に基づいて内燃機関の回転数を制御する機能とを有してもよい。
制御手段は、ファンの駆動を制御する機能の一部として、内燃機関の回転数を上昇させた場合の、発熱体の温度低下による回生電力の増加分と、内燃機関における摩擦損失による回生電力の低下分とに基づき、回生電力を最大とする回転数を算出する機能と、内燃機関の回転数を、回生電力を最大とする回転数に変更する機能とを有してもよい。
ファンは電力によって駆動され、制御手段は、ファンの駆動を制御する機能の一部として、要求されるファンの駆動力の増加分に基づいて、電力を制御する機能を有してもよい。
制御手段は、ファンの駆動を制御する機能の一部として、要求されるファンの駆動力の増加分に基づいて、ファンの駆動に係る電気負荷の増加分を求める機能と、電気負荷の増加分が所定の負荷閾値より大きい場合には、要求されるファンの駆動力の増加分に代えて、負荷閾値に応じたファンの駆動力の増加分に基づいて電力を制御する機能とを有してもよい。
制御手段は、ファンの駆動を制御する機能の一部として、ファンの駆動に係る電力を増加させた場合の、発熱体の温度低下による回生電力の増加分と、ファンの駆動に係る電気的損失による回生電力の低下分とに基づき、回生電力を最大とする電力を算出する機能と、ファンの駆動に係る電力を、回生電力を最大とする電力に変更する機能とを有してもよい。
制御手段は、道路情報に応じて消費量閾値または負荷閾値を決定する機能を有してもよい。
制御手段は、アクセルがオフである場合には、ファンの駆動を制御する機能を実行し、アクセルがオンである場合には、ファンの駆動を制御する機能を実行しないものであってもよい。
制御手段は、ブレーキがオンである場合には、ファンの駆動を制御する機能を実行し、ブレーキがオフである場合には、ファンの駆動を制御する機能を実行しないものであってもよい。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置によれば、想定される最大回生電力と、発熱体の温度とに基づいてファンを制御するので、想定される最大回生電力に応じてあらかじめ発熱体を冷却しておくことができ、回生中の冷却能力に依存せず回生電力の最大値制限を解消または緩和することができる。

本発明の実施の形態１に係るハイブリッド車両の駆動装置の構成の例を示す図である。図１の制御手段の処理の流れの例を示すフローチャートである。車速とインバータの予測温度差分との関係を表すマップの例である。温度超過分とエンジン回転数の上昇分との関係を表すマップの例である。エンジンの回転数と燃料消費量との関係を表すマップの例である。実施の形態２に係る制御手段の処理の流れの一部を示すフローチャートである。電力超過分と温度超過分との関係を表すマップの例である。エンジンの回転数とエンジンフリクションとの関係を表すマップの例である。実施の形態３に係る制御手段の処理の流れの例を示すフローチャートである。温度超過分とファン回転数の上昇分との関係を表すマップの例である。ファンの回転数とファンの電気負荷との関係を表すマップの例である。実施の形態４に係る制御手段の処理の流れの一部を示すフローチャートである。実施の形態１に係るハイブリッド車両の駆動装置の構成の例を示す図である。図１３の制御手段の処理の流れの例を示すフローチャートである。実施の形態１に係るハイブリッド車両の駆動装置の構成の例を示す図である。図１５の制御手段の処理の流れの例を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、本発明の実施の形態１に係るハイブリッド車両の駆動装置１００の構成の例を示す。ハイブリッド車両の駆動装置１００は車両用のものであり、車両に搭載される。
ハイブリッド車両の駆動装置１００は、燃料を燃焼させて運動エネルギーを得る内燃機関であるエンジン１０を備える。また、ハイブリッド車両の駆動装置１００は、運動エネルギーと電気エネルギーとを相互に変換するモータジェネレータ１１（モータ）を備える。エンジン１０とモータジェネレータ１１とは、補機ベルト２０によって連結され、相互に運動エネルギーを伝達可能である。

また、ハイブリッド車両の駆動装置１００は、モータジェネレータ１１が発電した電力を貯蓄しまたはモータジェネレータ１１に電力を供給するバッテリ１４と、モータジェネレータ１１およびバッテリ１４の間で交流電力および直流電力を相互に変換するインバータ１３とを備える。

モータジェネレータ１１およびインバータ１３は、たとえば車両の減速時に、運動エネルギーを電気エネルギーとして回生することができる。すなわち、ハイブリッド車両の駆動装置１００は電力を回生可能な装置である。本実施形態では、インバータ１３を発熱体として扱う。また、インバータ１３は、温度制限を有する機器である。インバータ１３は、たとえば電力を回生する際に発熱する。

モータジェネレータ１１のロータ部分には、インバータ１３を冷却するファン１２が取り付けられており、ロータ部分と一体に回転して流体（たとえば空気）を流動させる。インバータ１３は、この流体の流れの中に配置されており、流体によって冷却される。モータジェネレータ１１、ファン１２およびインバータ１３の具体的な構成および位置関係は、たとえば特許文献１に記載されている。

ハイブリッド車両の駆動装置１００は、エンジン１０の回転数を測定する手段である回転数センサ４０と、モータジェネレータ１１の温度を測定する手段であるモータ温度センサ４１と、インバータ１３の温度を測定する手段であるインバータ温度センサ４３と、車速を測定する手段である車速センサ４５とを備える。

ハイブリッド車両の駆動装置１００は、ハイブリッド車両の駆動装置１００の動作を制御する制御手段３０を備える。制御手段３０は、回転数センサ４０、モータ温度センサ４１、インバータ温度センサ４３、車速センサ４５に接続されており、これらから出力される信号を受信することにより情報を取得する機能を有する。また、制御手段３０は、エンジン１０の動作を制御するエンジン制御装置３１と、モータジェネレータ１１およびインバータ１３の動作を制御する電動発電機制御装置３２とを含む。制御手段３０は、エンジン１０の回転数を制御することにより、補機ベルト２０を介して間接的にモータジェネレータ１１の回転数を制御し、モータジェネレータ１１のロータ部分と一体に回転するファン１２の駆動を制御することができる。

以上のように構成されるハイブリッド車両の駆動装置１００における、制御手段３０の動作を、以下に説明する。
図２は、制御手段３０の処理の流れの例を示すフローチャートである。制御手段３０は、図２の各ステップに示される処理を実行する機能を有する。図２の処理は、たとえば定期的に、たとえば１０ミリ秒ごとに実行される。なお、図１に示すように制御手段３０はエンジン制御装置３１および電動発電機制御装置３２を含むが、これらのいずれが図２に示す個々の処理を実行するかは当業者が適宜決定可能である。

まず、制御手段３０は様々な情報を取得する（ステップＳ１）。具体的には、車速センサ４５から車速を取得し、インバータ温度センサ４３からインバータ１３の温度（Ｔｉｎｖ）を取得し、モータ温度センサ４１からモータジェネレータ１１の温度を取得し、回転数センサ４０からエンジン１０の回転数を取得する。

次に、制御手段３０は最大回生電力を算出する（ステップＳ２）。最大回生電力とは、その時点で回生できる最大電力を表す値であり、たとえば、ハイブリッド車両の駆動装置１００またはその構成要素（ただし本実施形態における冷却対象であるインバータ１３を除く）の設計仕様上、回生が許容される最大限度の電力として定義される。たとえば設計仕様は温度制限を含む。具体例として、モータジェネレータ１１の温度が高い場合には、モータジェネレータ１１が設計仕様を超えて加熱することを避けるために、大電力を回生する動作は禁止される。すなわち、最大回生電力はモータジェネレータ１１の温度によって制限されることになる。

本実施形態では、モータジェネレータ１１が温度制限を有する機器であり、すなわちインバータ１３の最大回生電力を制限する機器である。制御手段３０は、モータジェネレータ１１の温度に基づく最大回生電力を計算し、その値をハイブリッド車両の駆動装置１００の最大回生電力として決定する。なお、各機器の温度から最大回生電力を求める方法は、当業者であれば関数やマッピング等により適宜実現可能である。

次に、制御手段３０は、車速に基づいて予測温度差分ΔＴを算出する（ステップＳ３）。予測温度差分ΔＴは、現在の車速から最大減速が行われたと仮定して、最大回生電力を超えない範囲で最大限の回生を行った場合に、その回生によってインバータ１３の温度がどれだけ上昇するかという差分を表す。予測温度差分ΔＴは、たとえば図３に示すマップを用いて決定可能である。図３のマップによれば、最大回生電力の制限がない場合には車速に応じて予測温度差分ΔＴが単調に上昇するが、最大回生電力が２ｋＷ、４ｋＷまたは６ｋＷの場合には、予測温度差分ΔＴの最大値がそれぞれ最大回生電力に応じた値に抑制されることになる。

次に、制御手段３０は、最大回生電力の制限のもとで最大限の回生を行ったと仮定して、回生直後のインバータ１３の予測温度（Ｔｅｓｔ）を算出する（ステップＳ４）。この算出は、インバータ１３の温度Ｔｉｎｖと予測温度差分ΔＴとに基づいて、たとえばこれらを単純に合計することによって行われる。

次に、制御手段３０は、予測温度Ｔｅｓｔが所定の閾値温度Ｘ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ５）。予測温度Ｔｅｓｔが閾値温度Ｘ１未満である場合、制御手段３０は図２の処理を終了する。この分岐は、これ以上インバータ１３を冷却しておかなくともハイブリッド車両の駆動装置１００が最大回生電力に相当する電力を回生できる場合に相当する。

予測温度Ｔｅｓｔが所定の温度Ｘ１以上となる場合、制御手段３０は以下のステップＳ６〜Ｓ１１の処理によりファン１２の駆動を制御する。この分岐は、インバータ１３の温度が高いため、そのままでは最大回生電力未満の電力しか回生できない場合に相当する。

予測温度Ｔｅｓｔが所定の温度Ｘ１以上となる場合、制御手段３０は温度超過分Ｔｄｒｏを算出する（ステップＳ６）。たとえば温度超過分Ｔｄｒｏは予測温度Ｔｅｓｔから閾値温度Ｘ１を減算することによって求められる。

次に、制御手段３０は、温度超過分Ｔｄｒｏを満足するファン１２の駆動力の増加分を求める（ステップＳ７）。本実施形態では、ファン１２は補機ベルト２０およびモータジェネレータ１１を介してエンジン１０に連結され、エンジン１０によって駆動可能であるので、ファン１２の駆動力の増加分は、エンジン１０の回転数の上昇分をもって充てることができ、これらは等価なものとして扱うことができる。この回転数の上昇分を、回転数上昇分ΔＮｅ１とする。回転数上昇分ΔＮｅ１は、たとえば図４に示すマップを用いて決定可能である。
このようにして、制御手段３０は、温度超過分Ｔｄｒｏ（すなわち、予測温度Ｔｅｓｔと、閾値温度Ｘ１との差）に基づいて、要求されるファン１２の駆動力の増加分を求める。

次に、制御手段３０は、要求されるファン１２の駆動力の増加分に基づき、エンジン１０の回転数を回転数上昇分ΔＮｅ１だけ上昇させたと仮定して、エンジン１０における燃料消費量の増加分ΔＦ１を算出する（ステップＳ８）。燃料消費量の増加分ΔＦ１は、たとえば図５に示すマップを用いて、回転数センサ４０によって測定される回転数および回転数上昇分ΔＮｅ１に基づいて決定可能である。

次に、制御手段３０は、燃料消費量の増加分ΔＦ１が所定の消費量閾値Ｘ３以下であるか否かを判定する（ステップＳ９）。増加分ΔＦ１が消費量閾値Ｘ３以下である場合には、制御手段３０は、要求されるファン１２の駆動力の増加分に基づいてエンジン１０の回転数を変更するよう制御する（ステップＳ１０）。すなわち、エンジン１０の回転数をΔＮｅ１だけ上昇させるよう制御する。

一方、増加分ΔＦ１が消費量閾値Ｘ３より大きい場合には、制御手段３０は、燃料消費量の増加分が消費量閾値Ｘ３となるようにエンジン１０の回転数を変更するよう制御する（ステップＳ１１）。燃料消費量の増加分が消費量閾値Ｘ３となるようなエンジン１０の回転数（またはその増加分）は、図５に示すマップ等を用いて決定可能である。

ステップＳ１０の処理は、温度超過分Ｔｄｒｏによって要求されるファン１２の駆動力の増加分に基づいて、エンジン１０の回転数を制御する処理であるということができる。また、ステップＳ１１の処理は、燃料消費量の増加分ΔＦ１が消費量閾値Ｘ３より大きい場合に、消費量閾値Ｘ３に応じたファン１２の駆動力の増加分に基づいてエンジン１０の回転数を制御する処理であるということができる。これらの処理は、いずれも、ファン１２の駆動を制御する処理に該当する。

以上のように、本発明の実施の形態１に係るハイブリッド車両の駆動装置１００によれば、最大回生電力と、インバータ１３の温度とに基づいて、エンジン１０の回転数が上昇するので、これによってファン１２の回転数も上昇してインバータ１３に対する冷却性能が高まり、インバータ１３の温度が低下する。したがって、想定される最大回生電力に応じてあらかじめインバータ１３を冷却しておくことができ、回生中の冷却能力に依存せず回生電力の最大値制限を解消または緩和することができる。また、これに伴い、得られる回生電力がより大きくなるので燃費が向上する。

上述の実施の形態１において、以下のような変形を施すことができる。
制御手段３０は、消費量閾値Ｘ３を動的に変更してもよい。たとえば、道路情報に応じて決定してもよい。道路情報とは、車両が現在走行中の道路の状況を表す情報である。たとえば、車両が減速または停止する可能性が低い道路（たとえば高速道路）を走行中である場合には消費量閾値Ｘ３を増加させ、車両が減速または停止する可能性が高い道路（たとえば市街地）を走行中である場合には消費量閾値Ｘ３を減少させるよう制御してもよい。このようにすると、回生動作が発生する可能性が高い場合には燃費よりもインバータ１３の冷却を優先することができ、より効率的に回生を行うことができる。

また、インバータ１３の温度を経時的に監視し、結果に応じて消費量閾値Ｘ３を決定してもよい。たとえば、ステップＳ１１が実行された後、所定の時間（たとえば図２の処理が実行される間隔よりも長い時間）が経過した時点でインバータ１３の温度を測定し、ステップＳ５と同様の計算を行って予測温度Ｔｅｓｔが閾値温度Ｘ１よりも低くなっているか否かを確認してもよい。また、ここで予測温度Ｔｅｓｔが閾値温度Ｘ１以上のままである場合には、消費量閾値Ｘ３を所定量（たとえばエンジン１０の回転数に換算して５０ｒｐｍの上昇に相当する量）だけ増加してもよい。このようにすると、車両の走行状況に合わせた回生を行うことができる。

実施の形態１では、モータジェネレータ１１が最大回生電力を制限する機器であるが、他の機器が最大回生電力を制限する機器であってもよい。また、インバータ１３自身が最大回生電力を制限する機器であってもよい。この場合、制御手段３０は、インバータ１３の温度Ｔｉｎｖに基づいて最大回生電力を算出し、最大限の電力を回生できるようにファン１２の駆動を制御することになる。

実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１において、インバータ１３に温度制限を設け、インバータ１３の温度に応じて制御内容を変更するものである。
図６は、実施の形態２に係る制御手段３０の処理の流れのうち、実施の形態１とは異なる部分の例を示すフローチャートである。

図６に示すように、ステップＳ１（図２）の実行後、制御手段３０は、ハイブリッド車両の駆動装置１００に関する所定の温度制限が発動中であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。この温度制限は、図２および図６には示さない処理によって、独立に発動または解除されるものであり、インバータ１３の温度Ｔｉｎｖに応じて回生可能な最大電力を規定する。たとえば、インバータ１３の温度Ｔｉｎｖが所定の閾値Ｔ１未満である間は温度制限を発動せず、回生可能な最大電力は定数Ｗ１であるが、インバータ１３の温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ１以上になると温度制限が発動され、回生可能な最大電力は関数Ｗ２（Ｔｉｎｖ）に制限される。ここで、関数Ｗ２は常に定数Ｗ１より小さい値を与え、Ｔｉｎｖの増加とともに単調に減少する。インバータ１３の温度Ｔｉｎｖが閾値Ｔ１未満になると、この温度制限は解除される。

温度制限が発動中でない場合、処理は図２のステップＳ２に分岐する。この場合、これ以降の処理は実施の形態１と同様である。

温度制限が発動中である場合、制御手段３０は、現時点での回生電力Ｐｒｅｓを算出する（ステップＳ２１）とともに、最大回生電力Ｐａｌｌを算出する（ステップＳ２２）。ここで、最大回生電力Ｐａｌｌは、温度制限が発動中でない場合すなわちインバータ１３の温度が十分に低いと仮定した場合の最大回生電力であり、たとえば図２のステップＳ２と同様にして求めることができる。

次に、制御手段３０は、温度制限を有する機器（最大回生電力を制限する機器）の温度制限により回生できない電力超過分Ｐａｂを算出する（ステップＳ２３）。電力超過分Ｐａｂは、たとえば最大回生電力Ｐａｌｌから現時点での回生電力Ｐｒｅｓを減算することにより算出できる。
次に、制御手段３０は、電力超過分Ｐａｂに対応する温度超過分Ｔａｂを算出する（ステップＳ２４）。温度超過分Ｔａｂは、たとえば図７に示すマップを用いて決定可能である。

次に、制御手段３０は、温度超過分Ｔａｂだけインバータ１３を冷却するのに要求されるファン１２の駆動力の増加分を求める（ステップＳ２５）。ここで、上述のように、本実施形態では、ファン１２の駆動力の増加分とエンジン１０の回転数の上昇分とは等価である。この回転数の上昇分を、回転数上昇分ΔＮｅ２とする。回転数上昇分ΔＮｅ２は、たとえば実施の形態１と同様に図４に示すマップを用いて決定可能である。

次に、制御手段３０は、エンジン１０におけるエンジンフリクションを考慮し、エンジン１０の回転数の最適値を算出する（ステップＳ２６）。エンジン１０の回転数が増加すると、インバータ１３が冷却されて回生可能な電力が増大する可能性があるが、一方でエンジンフリクションが増加し、摩擦損失によって運動エネルギーが失われるため回生可能な電力が減少する可能性がある。制御手段３０は、これらの要因を考慮した計算を行い、回生可能な電力を最大とするエンジン１０の回転数の最適値を決定する。

この最適値の計算はどのように行われてもよいが、たとえばステップＳ２６１〜Ｓ２６３に示すようなループ計算によって行うことができる。この例では、制御手段３０はまず、エンジン１０の回転数をある値に上昇させた場合の、インバータ１３の温度低下による回生電力の増加分を算出する（ステップＳ２６１）。これはたとえばステップＳ２０において述べた関数Ｗ２（Ｔｉｎｖ）を用いて計算することができる。

次に、制御手段３０は、エンジン１０の回転数をその値に上昇させた場合の、エンジンフリクションによる回生電力の低下分を算出する（ステップＳ２６２）。エンジンフリクションによる回生電力の低下分は、たとえば図８に示すマップにおけるΔＦ２として決定可能である。

次に、制御手段３０は、ステップＳ２６１で得た増加分と、ステップＳ２６２で得た低下分とを比較し、正味の回生電力の変動分を算出する（ステップＳ２６３）。
制御手段３０は、上述のステップＳ３６１〜Ｓ２６３の処理を異なる回転数について実行し、正味の回生電力の変動分を最大とする回転数（すなわち、回生電力を最大とする回転数）を最適値として選択する。
ステップＳ２６の後、制御手段３０は、エンジン１０の回転数を最適値に変更するよう制御する（ステップＳ２７）。

以上のように、本発明の実施の形態２によれば、インバータ１３の温度だけでなくエンジン１０のエンジンフリクションまで考慮してエンジン１０の回転数の最適値を算出するので、より確実に回生電力を増加させることができる。

実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１において、ファンを電動とするものである。実施の形態３に係るハイブリッド車両の駆動装置の構成はとくに図示しないが、ファンがモータジェネレータの回転ではなく別途供給される電力によって駆動される点を除けば、図１と同様である。したがって、実施の形態３における制御手段は、実施の形態１における制御手段３０のようにエンジン１０の回転数を制御するのではなく、ファン１２の回転数を制御する。

図９は、実施の形態３における制御手段の処理の流れの例を示すフローチャートである。ステップＳ１〜Ｓ６の処理は実施の形態１（図２）と同様である。
ステップＳ６の後、制御手段は、温度超過分Ｔｄｒｏを満足するファン１２の回転数上昇分ΔＮｆ１を求める（ステップＳ３７）。本実施形態では、この回転数上昇分ΔＮｆ１がファン１２の駆動力の増加分に相当する。回転数上昇分ΔＮｆ１は、たとえば図１０に示すマップを用いて決定可能である。
このようにして、制御手段は、温度超過分Ｔｄｒｏ（すなわち、予測温度Ｔｅｓｔと、閾値温度Ｘ１との差）に基づいて、要求されるファン１２の駆動力の増加分を求める。

次に、制御手段は、要求されるファン１２の駆動力の増加分に基づき、ファン１２の回転数を回転数上昇分ΔＮｆ１だけ上昇させたと仮定して、ファン１２の駆動電力における電気負荷の増加分ΔＬ１を算出する（ステップＳ３８）。電気負荷の増加分ΔＬ１は、たとえば図１１に示すマップを用いて決定可能である。なおファン１２の回転数は、エンジン１０の回転数等に基づいて算出可能である。

次に、制御手段は、電気負荷の増加分ΔＬ１が所定の負荷閾値Ｘ４以下であるか否かを判定する（ステップＳ３９）。増加分ΔＬ１が負荷閾値Ｘ４以下である場合には、制御手段は、要求されるファン１２の駆動力の増加分に基づいてファン１２の駆動に係る電力を変更するよう制御する（ステップＳ４０）。すなわち、ファン１２の回転数をΔＮｆ１だけ上昇させるよう制御する。

一方、増加分ΔＬ１が負荷閾値Ｘ４より大きい場合には、制御手段は、電気負荷の増加分が負荷閾値Ｘ４となるようにファン１２の回転数を変更するよう制御する（ステップＳ４１）。電気負荷の増加分が負荷閾値Ｘ４となるようなファン１２の回転数（またはその増加分）は、図１１に示すマップ等を用いて決定可能である。

ステップＳ４０の処理は、温度超過分Ｔｄｒｏによって要求されるファン１２の駆動力の増加分に基づいて、ファン１２の駆動に係る電力を制御する処理であるということができる。また、ステップＳ４１の処理は、電気負荷の増加分ΔＬ１が負荷閾値Ｘ４より大きい場合に、負荷閾値Ｘ４に応じたファン１２の駆動力の増加分に基づいてファン１２の回転数を制御する処理であるということができる。

以上のように、本発明の実施の形態３に係るハイブリッド車両の駆動装置によれば、最大回生電力と、インバータ１３の温度とに基づいて、ファン１２の回転数が上昇するので、これによってインバータ１３に対する冷却性能が高まり、インバータ１３の温度が低下する。したがって、想定される最大回生電力に応じてあらかじめインバータ１３を冷却しておくことができ、回生電力の最大値制限を解消または緩和することができる。

上述の実施の形態３において、実施の形態１について説明したものと同様の変形を施すことができる。すなわち、制御手段が負荷閾値Ｘ４を動的に変更してもよい。また、インバータ１３の温度を経時的に監視し、結果に応じて負荷閾値Ｘ４を決定してもよい。また、モータジェネレータ１１、インバータ１３およびその他の機器のいずれかが最大回生電力を制限する機器であってもよい。

実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態３において、インバータ１３に温度制限を設け、インバータ１３の温度に応じて制御内容を変更するものである。すなわち、実施の形態１に対する実施の形態２と同様の変更を、実施の形態３に加えるものである。
図１２は、実施の形態４に係る制御手段の処理の流れのうち、実施の形態３とは異なる部分の例を示すフローチャートである。ステップＳ２０〜Ｓ２４の処理は実施の形態２（図６）と同様である。

ステップＳ２４の後、制御手段は、温度超過分Ｔａｂだけインバータ１３を冷却するのに要求されるファン１２の回転数上昇分ΔＮｆ２を求める（ステップＳ５５）。回転数上昇分ΔＮｅ２は、たとえば実施の形態３と同様に図１０に示すマップを用いて決定可能である。

次に、制御手段は、ファン１２の駆動電力における電気負荷の増加分を考慮し、ファン１２の回転数の最適値を算出する（ステップＳ５６）。ファン１２の回転数が増加すると、インバータ１３が冷却されて回生可能な電力が増大する可能性があるが、一方で電気負荷の増加によって回生電力が減少する可能性がある。制御手段は、これらの要因を考慮した計算を行い、回生可能な電力を最大とするファン１２の駆動電力の最適値を決定する。

この最適値の計算はどのように行われてもよいが、たとえばステップＳ５６１〜Ｓ５６３に示すようなループ計算によって行うことができる。この例では、制御手段はまず、ファン１２の駆動電力をある値に増加させた場合の、インバータ１３の温度低下による回生電力の増加分を算出する（ステップＳ５６１）。これはたとえば図６のステップＳ２０において述べた関数Ｗ２（Ｔｉｎｖ）を用いて計算することができる。

次に、制御手段は、ファン１２の駆動電力をその値に上昇させた場合の、電気負荷の増加による回生電力の低下分を算出する（ステップＳ５６２）。回生電力の低下分は、たとえば図１１に示すマップにおけるΔＬ２として決定可能である。

次に、制御手段は、ステップＳ５６１で得た増加分と、ステップＳ５６２で得た低下分とを比較し、正味の回生電力の変動分を算出する（ステップＳ５６３）。
制御手段は、上述のステップＳ５６１〜Ｓ５６３の処理を異なる駆動電力について実行し、正味の回生電力の変動分を最大とする駆動電力（すなわち、回生電力を最大とする駆動電力）を最適値として選択する。

なお、本実施形態ではステップＳ５６においてファン１２の駆動電力を基準として計算を行っているが、ファン１２の回転数を基準として計算を行ってもよい。
ステップＳ５６の後、制御手段は、ファン１２の駆動電力を最適値に変更するよう制御する（ステップＳ５７）。

以上のように、本発明の実施の形態４によれば、インバータ１３の温度だけでなくファン１２の駆動電力による電気負荷まで考慮してファン１２の回転数の最適値を算出するので、より確実に回生電力を増加させることができる。

上述の実施の形態１〜４ではインバータ１３を発熱体として扱い、ファン１２はインバータ１３を冷却するよう制御される。変形例として、モータジェネレータ１１を発熱体として扱い、ファン１２はモータジェネレータ１１を冷却するよう制御されてもよい。上述のようにファン１２はモータジェネレータ１１のロータ部分に取り付けられているので、ファン１２の回転に伴ってモータジェネレータ１１が冷却される構成とすることは容易である。また、この場合、ステップＳ２において計算される最大回生電力を規定する温度制限を有する機器は、インバータ１３であってもよい。

実施の形態５．
実施の形態５は、実施の形態１〜４において、ファン１２の駆動を制御するか否かを、アクセル開度に基づいて決定するものである。以下では、実施の形態１と組み合わせた場合を例にとって説明するが、実施の形態２〜４とも同様に組み合わせることができる。

図１３に、実施の形態５に係るハイブリッド車両の駆動装置１０１の構成の例を示す。ハイブリッド車両の駆動装置１０１において、制御手段３０にはアクセルペダルの踏み込み量などからアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段４６（アクセル開度センサ等）が接続されており、制御手段３０はアクセル開度を取得可能である。

図１４は、実施の形態５に係るハイブリッド車両の駆動装置１０１を制御する制御手段３０の処理の流れの例を示すフローチャートである。図２のステップＳ１に代えて、制御手段３０はステップＳ１ａおよびＳ１ｂを実行する。

制御手段３０は、ステップＳ１で取得すべき様々な情報に加え、さらにアクセル開度を取得する（ステップＳ１ａ）。次に、制御手段３０は、アクセル開度が０であるか否かを判定する（ステップＳ１ｂ）。アクセル開度が０である場合（すなわちアクセルがオフである場合）には、制御手段３０は実施の形態１と同様にステップＳ２以降を実行し、これによってファン１２の駆動を制御する。

一方、アクセル開度が０でない場合（すなわちアクセルがオンである場合）には、制御手段３０は処理を終了する。この場合には、実施の形態１で実行したようなファン１２の駆動の制御は行われないことになる。

ここで、一般的な運転操作の流れとして、減速直前にはアクセルがオフになることが多い。したがって、アクセルがオンであるかオフであるかを知ることにより、直後に減速操作が行われる可能性が高いか否かを判別することができると言える。

以上のように、本実施の形態５に係るハイブリッド車両の駆動装置１０１によれば、アクセルがオフである場合、すなわち直後に減速操作が行われる可能性が比較的高い場合には、エンジンの回転数を上昇させてファン１２の駆動を制御し、あらかじめインバータ１３を冷却しておくことができる。一方、アクセルがオンである場合、すなわち直後に減速操作が行われる可能性が比較的低い場合には、エンジンの回転数をとくに上昇させないので、不要な燃料の消費を回避して燃費を向上させることができる。

実施の形態６．
実施の形態６は、実施の形態５において、アクセル開度に替えてブレーキ開度を判定基準に用いるものである。以下では、実施の形態１と組み合わせた場合を例にとって説明するが、実施の形態２〜４とも同様に組み合わせることができる。

図１５に、実施の形態５に係るハイブリッド車両の駆動装置１０２の構成の例を示す。ハイブリッド車両の駆動装置１０２において、制御手段３０にはブレーキペダルの踏み込み量などからブレーキ開度を検出するブレーキ開度検出手段４７（ブレーキ開度センサ等）が接続されており、制御手段３０はブレーキ開度を取得可能である。

図１６は、実施の形態６に係るハイブリッド車両の駆動装置１０２を制御する制御手段３０の処理の流れの例を示すフローチャートである。図２のステップＳ１に代えて、制御手段３０はステップＳ１ｃおよびＳ１ｄを実行する。

制御手段３０は、ステップＳ１で取得すべき様々な情報に加え、さらにブレーキ開度を取得する（ステップＳ１ｃ）。次に、制御手段３０は、ブレーキ開度が０より大きいか否かを判定する（ステップＳ１ｄ）。ブレーキ開度が０より大きい場合（すなわちブレーキがオンである場合）には、制御手段３０は実施の形態１と同様にステップＳ２以降を実行し、これによってファン１２の駆動を制御する。

一方、ブレーキ開度が０である場合（すなわちブレーキがオフである場合）には、制御手段３０は処理を終了する。この場合には、実施の形態１で実行したようなファン１２の駆動の制御は行われないことになる。

ここで、一般的な運転操作の流れとして、ブレーキを大きく踏み込む直前に、ある程度軽くブレーキを踏む場合がある。このような場合、ブレーキがオンであるかオフであるかを知ることにより、直後により大きな減速操作が行われる可能性が高いか否かを判別することができると言える。

以上のように、本実施の形態６に係るハイブリッド車両の駆動装置１０２によれば、ブレーキがオンである場合、すなわち直後により大きな減速操作が行われる可能性が比較的高い場合には、エンジンの回転数を上昇させてファン１２の駆動を制御し、あらかじめインバータ１３を冷却しておくことができる。一方、ブレーキがオフである場合、すなわち直後に減速操作が行われる可能性が比較的低い場合には、エンジンの回転数をとくに上昇させないので、不要な燃料の消費を回避して燃費を向上させることができる。

なお、実施の形態５および６において、ステップＳ１ｂおよびステップＳ１ｄでは、アクセルやブレーキがオンであるか否かを、開度が０であるか否かに基づいて判定しているが、異なる判定方法を用いてもよい。たとえば、アクセル開度が所定の閾値以上である場合にはアクセルがオンであると判定し、この閾値未満である場合にはアクセルがオフであると判定してもよい。ブレーキ開度についても同様である。

また、実施の形態１〜６では、最大回生電力をインバータ１３やモータジェネレータ１１の温度に基づいて求めているが、最大回生電力はこれらの温度に依存しないものであってもよく、また車速に基づいて最大回生電力を求めてもよい。たとえば、これらの温度に関わらず車速に基づいて最大回生電力を求める場合には、図３の「最大回生電力の制限がない場合」の値をそのまま最大回生電力として用いることができる。

１０エンジン（内燃機関）、１１モータジェネレータ（発熱体）、１２ファン、１３インバータ（発熱体）、１４バッテリ、２０補機ベルト、３０制御手段（３１エンジン制御装置、３２電動発電機制御装置）、４０回転数センサ、４１モータ温度センサ（発熱体としてのモータの温度を測定する手段）、４３インバータ温度センサ（発熱体としてのインバータの温度を測定する手段）、４５車速センサ、４６アクセル開度センサ、４７ブレーキ開度センサ、１００電力変換装置、
Ｔｄｒｏ温度超過分、Ｔｅｓｔ予測温度、Ｔｉｎｖインバータの温度（発熱体の温度）、Ｘ１閾値温度、Ｘ３消費量閾値、Ｘ３消費量閾値、Ｘ４負荷閾値、ΔＦ１燃料消費量の増加分、ΔＬ１電気負荷の増加分、ΔＮｅ１エンジンの回転数上昇分（ファンの駆動力の増加分）、ΔＮｅ２エンジンの回転数上昇分（ファンの駆動力の増加分）、ΔＮｆ１ファンの回転数上昇分（ファンの駆動力の増加分）、ΔＮｆ２ファンの回転数上昇分（ファンの駆動力の増加分）、ΔＴ予測温度差分。

Claims

電力を回生可能なハイブリッド車両の駆動装置であって、
内燃機関と、
運動エネルギーを電気エネルギーとして回生する、インバータおよびモータジェネレータと、
発熱体としてのインバータまたはモータジェネレータの温度を測定する手段と、
インバータまたはモータジェネレータの温度を測定する手段と、
前記発熱体を冷却するファンと、
前記ファンの駆動を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、
車速または前記インバータまたはモータジェネレータの前記温度に基づいて、最大回生電力を求める機能と、
前記最大回生電力と、前記インバータまたはモータジェネレータの温度とに基づいて、前記ファンの駆動を制御する機能と
を有する、ハイブリッド車両の駆動装置。
前記制御手段は、前記ファンの駆動を制御する前記機能の一部として、
回生によって前記発熱体の温度が上昇する予測温度差分を求める機能と、
前記発熱体の温度と前記予測温度差分とに基づいて予測温度を求める機能と、
前記予測温度と所定の閾値温度との差に基づいて、要求される前記ファンの駆動力の増加分を求める機能と、
前記要求される前記ファンの駆動力の前記増加分に基づいて、前記ファンの駆動を制御する機能と
を有する、請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記ファンは前記内燃機関に連結されて駆動され、
前記制御手段は、前記ファンの駆動を制御する前記機能の一部として、
前記要求される前記ファンの駆動力の前記増加分に基づいて、前記内燃機関の回転数を制御する機能
を有する、請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記制御手段は、前記ファンの駆動を制御する前記機能の一部として、
前記要求される前記ファンの駆動力の前記増加分に基づいて、前記内燃機関における燃料消費量の増加分を求める機能と、
前記燃料消費量の増加分が所定の消費量閾値より大きい場合には、前記要求される前記ファンの駆動力の前記増加分に代えて、前記消費量閾値に応じた前記ファンの駆動力の増加分に基づいて前記内燃機関の回転数を制御する機能と
を有する、請求項３に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記制御手段は、前記ファンの駆動を制御する前記機能の一部として、
前記内燃機関の回転数を上昇させた場合の、前記発熱体の温度低下による回生電力の増加分と、前記内燃機関における摩擦損失による回生電力の低下分とに基づき、回生電力を最大とする回転数を算出する機能と、
前記内燃機関の回転数を、前記回生電力を最大とする前記回転数に変更する機能と
を有する、請求項３または４に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記ファンは電力によって駆動され、
前記制御手段は、前記ファンの駆動を制御する前記機能の一部として、
前記要求される前記ファンの駆動力の前記増加分に基づいて、前記電力を制御する機能
を有する、請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記制御手段は、前記ファンの駆動を制御する前記機能の一部として、
前記要求される前記ファンの駆動力の前記増加分に基づいて、前記ファンの駆動に係る電気負荷の増加分を求める機能と、
前記電気負荷の増加分が所定の負荷閾値より大きい場合には、前記要求される前記ファンの駆動力の前記増加分に代えて、前記負荷閾値に応じた前記ファンの駆動力の増加分に基づいて前記電力を制御する機能と
を有する、請求項６に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記制御手段は、前記ファンの駆動を制御する前記機能の一部として、
前記ファンの駆動に係る電力を増加させた場合の、前記発熱体の温度低下による回生電力の増加分と、前記ファンの駆動に係る電気的損失による回生電力の低下分とに基づき、回生電力を最大とする電力を算出する機能と、
前記ファンの駆動に係る電力を、前記回生電力を最大とする前記電力に変更する機能と
を有する、請求項６または７に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記制御手段は、道路情報に応じて前記消費量閾値または前記負荷閾値を決定する機能を有する、請求項４または７に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記制御手段は、
アクセルがオフである場合には、前記ファンの駆動を制御する前記機能を実行し、
アクセルがオンである場合には、前記ファンの駆動を制御する前記機能を実行しない、
請求項１〜９のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記制御手段は、
ブレーキがオンである場合には、前記ファンの駆動を制御する前記機能を実行し、
ブレーキがオフである場合には、前記ファンの駆動を制御する前記機能を実行しない、
請求項１〜９のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動装置。