JP2019073154A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

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    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/15—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/184—Preventing damage resulting from overload or excessive wear of the driveline
    • B60W30/1843—Overheating of driveline components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/724—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously using external powered electric machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
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    • H02M7/797—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
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Abstract

【課題】昇降圧コンバータが過熱に至るのを抑制する。【解決手段】第１インバータおよび第２インバータのゲート遮断とエンジンの運転とを伴って走行する所定走行時には、第１モータの逆起電圧が高電圧側電力ラインの電圧よりも高くなるようにエンジンと昇降圧コンバータとを制御する。そして、所定走行時にアクセル操作量が増加したときにおいて、昇降圧コンバータの温度が所定温度以上のときには、昇降圧コンバータの温度が所定温度未満のときに比して、第１モータの逆起電圧と高電圧側電力ラインの電圧との差分の増加が制限されるように制御する。【選択図】図４

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、エンジンとプラネタリギヤと２つのモータと２つのインバータと蓄電装置と昇降圧コンバータとを備える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、回転に伴って逆起電圧を発生する第１モータと、第１モータとエンジンと駆動輪に連結された出力軸とにサンギヤとキャリヤとリングギヤとが接続されたプラネタリギヤと、出力軸に接続された第２モータと、第１モータを駆動する第１インバータと、第２モータを駆動する第２インバータと、バッテリと、バッテリが接続された第１電力ラインと第１インバータおよび第２インバータが接続された第２電力ラインとに接続されると共に第２電力ラインの電圧の調節を伴って第１電力ラインと第２電力ラインとの間で電力のやりとりを行なうコンバータと、を備え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、第１インバータおよび第２インバータのゲート遮断とエンジンの運転とを伴って走行する際には、第１モータの逆電圧が第２電力ラインの電圧よりも高くなるようにエンジンとコンバータとを制御する。これにより、第１モータで逆起トルクが発生し、この逆起トルクの反力としての駆動トルクが出力軸に出力され、前進走行を行なうことができる。
特開２０１７−６５６０４号公報
こうしたハイブリッド自動車では、第１インバータおよび第２インバータのゲート遮断とエンジンの運転とを伴って走行する際に、基本的には、第１モータの逆起電圧と第２電力ラインの電圧との差分が大きいほど、第１モータからコンバータを介してバッテリに流れる電流が大きくなり、第１モータの逆起トルクが大きくなる。第１モータからコンバータを介してバッテリに流れる電流が大きくなると、コンバータの温度が上昇して過熱に至りやすくなる。
本発明のハイブリッド自動車は、昇降圧コンバータが過熱に至るの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、
回転に伴って逆起電圧を発生する第１モータと、
前記第１モータと前記エンジンと駆動輪に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が共線図において前記第１モータ、前記エンジン、前記駆動軸の順に並ぶよう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する第２モータと、
前記第１モータを駆動する第１インバータと、
前記第２モータを駆動する第２インバータと、
蓄電装置と、
前記蓄電装置が接続された低電圧側電力ラインと前記第１インバータおよび前記第２インバータが接続された高電圧側電力ラインとに接続され、前記高電圧側電力ラインの電圧の調節を伴って前記低電圧側電力ラインと前記高電圧側電力ラインとの間で電力のやりとりを行なう昇降圧コンバータと、
前記第１インバータおよび前記第２インバータのゲート遮断と前記エンジンの運転とを伴って走行する所定走行時には、前記第１モータの逆起電圧が前記高電圧側電力ラインの電圧よりも高くなるように前記エンジンと前記昇降圧コンバータとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記所定走行時にアクセル操作量が増加したときにおいて、前記昇降圧コンバータの温度が所定温度以上のときには、前記昇降圧コンバータの温度が前記所定温度未満のときに比して、前記第１モータの逆起電圧と前記高電圧側電力ラインの電圧との差分の増加が制限されるように制御する、
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、第１インバータおよび第２インバータのゲート遮断とエンジンの運転とを伴って走行する所定走行時には、第１モータの逆起電圧が高電圧側電力ラインの電圧よりも高くなるようにエンジンと昇降圧コンバータとを制御する。こうした制御により、第１モータで、第１モータの逆起電圧と高電圧側電力ラインの電圧との電圧差分に応じた回生トルク（逆起トルク）が生じ、この回生トルクの反力トルクが駆動軸に駆動トルク（前進用のトルク）として出力され、前進走行することができる。そして、所定走行時にアクセル操作量が増加したときにおいて、昇降圧コンバータの温度が所定温度以上のときには、昇降圧コンバータの温度が所定温度未満のときに比して、第１モータの逆起電圧と高電圧側電力ラインの電圧との差分の増加が制限されるように制御する。ここで、「所定温度」は、昇降圧コンバータの過熱温度よりもある程度低い温度として定められる。こうした制御により、第１モータの逆起電圧と高電圧側電力ラインの電圧との差分の増加による第１モータから昇降圧コンバータを介して蓄電装置に流れる電流の増加を抑制することができる。この結果、昇降圧コンバータの温度上昇を抑制し、昇降圧コンバータが過熱に至るの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、前記制御装置は、前記所定走行時にアクセル操作量が増加したときに前記昇降圧コンバータの温度が前記所定温度以上のときには、前記差分が保持されるように制御するものとしてもよい。こうすれば、昇降圧コンバータが過熱に至るのをより抑制することができる。
この場合、前記制御装置は、前記所定走行時にアクセル操作量が増加したときに前記昇降圧コンバータの温度が前記所定温度以上のときには、前記第１モータの回転数および前記高電圧側電力ラインの電圧が保持されることにより前記差分が保持されるように制御するものとしてもよい。
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。 モータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。 インバータレス走行を行なうときのプラネタリギヤ３０の共線図の一例を示す説明図である。 インバータレス走行時にアクセル開度Ａｃｃが増加したときにＨＶＥＣＵ７０により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
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り、図２は、モータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系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、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、昇降圧コンバータ５５と、蓄電装置としてのバッテリ５０と、システムメインリレー５６と、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２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されており、ダンパ２８を介してプラネタリギヤ３０のキャリヤに接続されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４によって運転制御されている。
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を運転制御するのに必要な各種センサからの信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒなどが入力ポートから入力されている。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。
プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、上述したように、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。
モータＭＧ１は、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、モータＭＧ１と同様に同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。
インバータ４１，４２は、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動に用いられる。図２に示すように、インバータ４１は、高電圧側電力ライン５４ａに接続されており、６つのスイッチング素子としてのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のそれぞれに並列に接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を有する。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれ、高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインと負極側ラインとに対してソース側とシンク側になるように２個ずつペアで配置されている。また、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータＭＧ１の三相コイル（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、インバータ４１に電圧が作用しているときに、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、対となるトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ１が回転駆動される。インバータ４２は、インバータ４１と同様に、高電圧側電力ライン５４ａに接続されており、６つのトランジスタＴ２１〜Ｔ２６と６つのダイオードＤ２１〜Ｄ２６とを有する。そして、インバータ４２に電圧が作用しているときに、モータＥＣＵ４０によって、対となるトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータＭＧ２が回転駆動される。
昇降圧コンバータ５５は、高電圧側電力ライン５４ａと低電圧側電力ライン５４ｂとに接続されており、２つのスイッチング素子としてのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２のそれぞれに並列に接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬと、を有する。トランジスタＴ３１は、高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインに接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、高電圧側電力ライン５４ａおよび低電圧側電力ライン５４ｂの負極側ラインと、に接続されている。リアクトルＬは、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と、低電圧側電力ライン５４ｂの正極側ラインと、に接続されている。昇降圧コンバータ５５は、モータＥＣＵ４０によってトランジスタＴ３１，Ｔ３２のオン時間の割合が調節されることにより、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨの調節を伴って、低電圧側電力ライン５４ｂの電力を昇圧して高電圧側電力ライン５４ａに供給したり、高電圧側電力ライン５４ａの電力を降圧して低電圧側電力ライン５４ｂに供給したりする。高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５７が取り付けられており、低電圧側電力ライン５４ｂの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５８が取り付けられている。
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。図１に示すように、モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇降圧コンバータ５５を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、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、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサ４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２を挙げることができる。昇降圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１の温度を検出する温度センサ５５ａからのトランジスタＴ３１の温度Ｔｓｗや、昇降圧コンバータ５５のリアクトルＬの温度を検出する温度センサ５５ｂからのリアクトルＬの温度ＴＬも挙げることができる。コンデンサ５７の端子間に取り付けられた電圧センサ５７ａからのコンデンサ５７（高電圧側電力ライン５４ａ）の電圧（高電圧側電圧）ＶＨや、コンデンサ５８の端子間に取り付けられた電圧センサ５８ａからのコンデンサ５８（低電圧側電力ライン５４ｂ）の電圧（低電圧側電圧）ＶＬも挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇降圧コンバータ５５を駆動制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０から出力される信号としては、例えば、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６へのスイッチング制御信号や、昇降圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号を挙げることができる。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。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の電気角θｅ１，θｅ２や角速度ωｍ１，ωｍ２、回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。
バッテリ５０は、例えば定格電圧が２００Ｖなどのリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン５４ｂに接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２によって管理されている。
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各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に取り付けられた電圧センサ５１ａからのバッテリ５０の電圧Ｖｂや、バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂ、バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからのバッテリ５０の温度Ｔｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。
システムメインリレー５６は、低電圧側電力ライン５４ｂにおけるコンデンサ５８よりもバッテリ５０側に設けられている。このシステムメインリレー５６は、ＨＶＥＣＵ７０によってオンオフ制御されることにより、バッテリ５０と昇降圧コンバータ５５側との接続および接続の解除を行なう。
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、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、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を挙げることができる。また、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や、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も挙げることができる。なお、シフトポジションＳＰとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）や後進ポジション（Ｒポジション）、ニュートラルポジション（Ｎポジション）、前進ポジション（Ｄポジション）、ブレーキポジション（Ｂポジション）などがある。Ｂポジションは、アクセルオン時の駆動力をＤポジションと同様にすると共にアクセルオフ時の制動力をＤポジションよりも大きくするポジションである。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、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、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６の要求駆動力を設定し、要求駆動力に見合う要求動力が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを運転制御する。エンジン２２およびモータＭＧ１，ＭＧ２の運転モードとしては、例えば、以下の（１）〜（３）のモードを挙げることができる。
（１）トルク変換運転モード：要求動力に対応する動力がエンジン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全てが、プラネタリギヤ３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とによってトルク変換されて、要求動力が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモード
（２）充放電運転モード：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、エンジン２２から出力される動力の全てまたは一部が、バッテリ５０の充放電を伴ってプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とによってトルク変換されて、要求動力が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモード
（３）モータ運転モード：エンジン２２の運転を停止して、要求動力が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２を駆動制御するモード
また、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の運転中にインバータ４１，４２やインバータ４１，４２の制御に用いるセンサ（電流センサ４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖなど）に異常が生じたときなどには、インバータ４１，４２のゲート遮断（トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６の全てをオフ）とエンジン２２の運転とを伴って走行するインバータレス走行（退避走行）を行なう。
インバータレス走行を行なうときには、ＨＶＥＣＵ７０は、モータＭＧ１の回転に伴って発生する逆起電圧Ｖｃｅｆ１が高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨよりも高くなるように、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊および高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を設定する。ここで、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１は、モータＭＧ１の角速度ωｍ１と逆起電圧定数Ｋｍ１との積に相当する。
続いて、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（駆動軸３６の回転数Ｎｄ）とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρ（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）とを用いて式（１）によりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を計算してエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に、高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４４により検出されたモータＭＧ２の回転子の回転位置θｍ２に基づいて演算された値をモータＥＣＵ４０から通信により入力して用いることができる。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を受信すると、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御を行なう。モータＥＣＵ４０は、高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を受信すると、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように昇降圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。
Ne*=(Nm1*・ρ+Nm2)/(1+ρ) (1)
図３は、インバータレス走行を行なうときのプラネタリギヤ３０の共線図の一例を示す説明図である。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるプラネタリギヤ３０のサンギヤの回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるプラネタリギヤ３０のキャリヤの回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（および駆動軸３６の回転数Ｎｄ）であるプラネタリギヤ３０のリングギヤの回転数を示す。上述の式（１）は、図３を用いれば容易に導くことができる。
インバータレス走行を行なうときには、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１を高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨよりも高くすることにより、モータＭＧ１で回生トルク（逆起トルク）Ｔｃｅｆ１が生じ、この回生トルクＴｃｅｆ１の反力トルク（−Ｔｃｅｆ１／ρ）が駆動トルク（前進用のトルク）Ｔｄとして駆動軸３６に出力され、このトルクにより走行することができる。ここで、モータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆ１は、詳細には、エンジン２２の運転に伴ってモータＭＧ１が連れ回され、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１と高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨとの差分（Ｖｃｅｆ１−ＶＨ）に応じた電流（電力）が昇降圧コンバータ５５（トランジスタＴ３１やリアクトルＬ）を介してバッテリ５０に供給されるのに伴って生じる。差分（Ｖｃｅｆ１−ＶＨ）が大きいほど、モータＭＧ１側から昇降圧コンバータ５５を介してバッテリ５０側に流れる電流（電力）が大きくなり、モータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆ１が大きくなり、駆動軸３６の駆動トルクＴｄが大きくなる。
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、インバータレス走行時にアクセル開度Ａｃｃが増加したときの動作について説明する。図４は、インバータレス走行時にアクセル開度Ａｃｃが増加したときにＨＶＥＣＵ７０により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
図４の処理ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、トランジスタＴ３１の温度ＴｓｗやリアクトルＬの温度ＴＬを入力する（ステップＳ１００）。ここで、トランジスタＴ３１の温度Ｔ３１は、温度センサ５５ａにより検出された値をモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。リアクトルＬの温度ＴＬは、温度センサ５５ｂにより検出された値をモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。
こうしてデータを入力すると、入力したトランジスタＴ３１の温度Ｔｓｗを閾値Ｔｓｗｒｅｆと比較すると共に（ステップＳ１１０）、リアクトルＬの温度ＴＬを閾値ＴＬｒｅｆと比較する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｔｓｗｒｅｆや閾値ＴＬｒｅｆは、昇降圧コンバータ５５（トランジスタＴ３１やリアクトルＬ）が過熱に至る可能性があるか否かを判定するのに用いられる閾値である。閾値Ｔｓｗｒｅｆは、トランジスタＴ３１の過熱温度Ｔｓｗｏｈよりもある程度低い温度として定められ、例えば、１４０℃や１５０℃、１６０℃などを用いることができる。閾値ＴＬｒｅｆは、リアクトルＬの過熱温度ＴＬｏｈよりもある程度低い温度として定められ、例えば、１１０℃や１２０℃、１３０℃などを用いることができる。
ステップＳ１１０，Ｓ１２０で、トランジスタＴ３１の温度Ｔｓｗが閾値Ｔｓｗｒｅｆ未満で且つリアクトルＬの温度ＴＬが閾値ＴＬｒｅｆ未満のときには、昇降圧コンバータ５５（トランジスタＴ３１やリアクトルＬ）が過熱に至る可能性はない（十分に低い）と判断し、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を増加させると共に高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を低下させて（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。ここで、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊および高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊には、実施例では、アクセル開度Ａｃｃに応じた値を設定するものとした。具体的には、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１＊には、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど大きくなるように設定し、高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊には、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど低くなるように設定するものとした。こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊および高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を設定すると、上述したように、ＨＶＥＣＵ７０は、式（１）によりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定してエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信し、エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を用いてエンジン２２を制御し、モータＥＣＵ４０は、高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を用いて昇降圧コンバータ５５を制御する。
このようにして、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を増加させると共に高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨを低下させることにより、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１と高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨとの差分（Ｖｃｅｆ１−ＶＨ）が増加する。これにより、モータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆ１が増加し、駆動軸３６の駆動トルクＴｄが増加する。この結果、アクセル開度Ａｃｃの増加に応じて、駆動軸３６の駆動トルクＴｄを増加させることができる。
ステップＳ１１０でトランジスタＴ３１の温度Ｔｓｗが閾値Ｔｓｗｒｅｆ以上のときやステップＳ１２０でリアクトルＬが閾値ＴＬｒｅｆ以上のときには、昇降圧コンバータ５５（トランジスタＴ３１やリアクトルＬ）が過熱に至る可能性があると判断し、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊および高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を保持して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。
このようにして、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１および高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨを保持することにより、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１と高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨとの差分（Ｖｃｅｆ１−ＶＨ）が保持される。これにより、モータＭＧ１側から昇降圧コンバータ５５を介してバッテリ５０側に流れる電流（電力）が大きくなるのを抑制し、昇降圧コンバータ５５（トランジスタＴ３１やリアクトルＬ）の温度上昇を抑制し、昇降圧コンバータ５５が過熱に至る（トランジスタＴ３１の温度Ｔｓｗが過熱温度Ｔｓｗｏｈ以上に至ったりリアクトルＬの温度ＴＬが過熱温度ＴＬｏｈ以上に至ったりする）のを抑制することができる。この結果、昇降圧コンバータ５５を保護することができる。なお、この場合、モータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆ１が保持され、駆動軸３６の駆動トルクＴｄが保持される。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車では、インバータレス走行時にアクセル開度Ａｃｃが増加したときにおいて、トランジスタＴ３１の温度Ｔｓｗが閾値Ｔｓｗｒｅｆ以上のときやリアクトルＬの温度ＴＬが閾値ＴＬｒｅｆ以上のときには、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１および高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨを保持することにより、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１と高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨとの差分（Ｖｃｅｆ１−ＶＨ）を保持する。これにより、モータＭＧ１側からバッテリ５０側に流れる電流（電力）が大きくなるのを抑制し、昇降圧コンバータ５５（トランジスタＴ３１やリアクトルＬ）の温度上昇を抑制し、昇降圧コンバータ５５が過熱に至るのを抑制することができる。この結果、昇降圧コンバータ５５を保護することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、インバータレス走行時にアクセル開度Ａｃｃが増加したときにおいて、トランジスタＴ３１の温度Ｔｓｗが閾値Ｔｓｗｒｅｆ以上のときやリアクトルＬの温度ＴＬが閾値ＴＬｒｅｆ以上のときには、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１および高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨを保持することにより、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１と高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨとの差分（Ｖｃｅｆ１−ＶＨ）を保持するものとした。しかし、差分（Ｖｃｅｆ１−ＶＨ）が保持されるように、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１および高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨを共に低下させるものとしてもよい。モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を低下させると、エンジン２２の回転数Ｎｅも低下するから、エンジン２２の燃料消費量を低減することができる。また、高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨを低下させると、昇降圧コンバータ５５の損失を低減することができる。即ち、エンジン２２の燃料消費量や昇降圧コンバータ５５の損失を低減しつつ、差分（Ｖｃｅｆ１−ＶＨ）を保持することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、インバータレス走行時にアクセル開度Ａｃｃが増加したときにおいて、トランジスタＴ３１の温度Ｔｓｗが閾値Ｔｓｗｒｅｆ以上のときやリアクトルＬの温度ＴＬが閾値ＴＬｒｅｆ以上のときには、モータＭＧ１の逆起電圧Ｖｃｅｆ１と高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨとの差分（Ｖｃｅｆ１−ＶＨ）を保持するものとした。
しかし、インバータレス走行時にアクセル開度Ａｃｃが増加したときにおいて、トランジスタＴ３１の温度Ｔｓｗが閾値Ｔｓｗｒｅｆ以上のときやリアクトルＬの温度ＴＬが閾値ＴＬｒｅｆ以上のときには、トランジスタＴ３１の温度Ｔｓｗが閾値Ｔｓｗｒｅｆ未満で且つリアクトルＬの温度ＴＬが閾値ＴＬｒｅｆ未満のときに比して小さい増加量で差分（Ｖｃｅｆ１−ＶＨ）を増加させるものとしてもよい。この場合、トランジスタＴ３１の温度Ｔｓｗが閾値Ｔｓｗｒｅｆ未満で且つリアクトルＬの温度ＴＬが閾値ＴＬｒｅｆ未満のときと同一の増加量で差分（Ｖｃｅｆ１−ＶＨ）を増加させるものに比して、昇降圧コンバータ５５が過熱に至るのをある程度抑制しつつ駆動軸３６の駆動トルクＴｄを増加させることができる。
また、インバータレス走行時にアクセル開度Ａｃｃが増加したときにおいて、トランジスタＴ３１の温度Ｔｓｗが閾値Ｔｓｗｒｅｆ以上のときやリアクトルＬの温度ＴＬが閾値ＴＬｒｅｆ以上のときには、差分（Ｖｃｅｆ１−ＶＨ）を低下させるものとしてもよい。こうすれば、昇降圧コンバータ５５が過熱に至るのをより抑制することができる。なお、この場合、モータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆ１が小さくなり、駆動軸３６の駆動トルクＴｄが小さくなる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、インバータレス走行時には、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊（回転数Ｎｍ１）および高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊（電圧ＶＨ）を調節することにより、差分（Ｖｃｅｆ１−ＶＨ）、モータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆ１、駆動軸３６の駆動トルクＴｄを調節するものとした。しかし、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊および高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊のうちの一方を保持すると共に他方を調節することにより、差分（Ｖｃｅｆ１−ＶＨ）、モータＭＧ１の回生トルクＴｃｅｆ１、駆動軸３６の駆動トルクＴｄを調節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、インバータレス走行時には、トランジスタＴ３１の温度ＴｓｗとリアクトルＬの温度ＴＬとを用いて昇降圧コンバータ５５が過熱に至る可能性があるか否かを判定するものとした。しかし、トランジスタＴ３１の温度ＴｓｗとリアクトルＬの温度ＴＬとのうちの何れか１つだけを用いて昇降圧コンバータ５５が過熱に至る可能性があるか否かを判定するものとしてもよい。また、トランジスタＴ３１の温度ＴｓｗやリアクトルＬの温度ＴＬに代えて、トランジスタＴ３１，Ｔ３２がダイオードＤ３１，Ｄ３２が取り付けられた基板の温度などを用いて昇降圧コンバータ５５が過熱に至る可能性があるか否かを判定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、蓄電装置として、バッテリ５０を用いるものとしたが、蓄電可能な装置であれば、キャパシタなどを用い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ＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とＨＶＥＣＵ７０とを備えるものとしたが、これらのうちの少なくとも２つを単一の電子制御ユニットとして構成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モータ」に相当し、プラネタリギヤ３０が「プラネタリギヤ」に相当し、モータＭＧ２が「第２モータ」に相当し、インバータ４１が「第１インバータ」に相当し、インバータ４２が「第２インバータ」に相当し、バッテリ５０が「蓄電装置」に相当し、昇降圧コンバータ５５が「昇降圧コンバータ」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とが「制御装置」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、ハイブリッド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、２３ クランクポジションセンサ、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、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 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、４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖ 電流センサ、５０ バッテリ、５１ａ，５７ａ，５８ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ，５５ａ，５５ｂ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ 高電圧側電力ライン、５４ｂ 低電圧側電力ライン、５５ 昇降圧コンバータ、５６ システムメインリレー、５７，５８ コンデンサ、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、８８ 車速センサ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、Ｌ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ。

Claims (3)

  1. エンジンと、
    回転に伴って逆起電圧を発生する第１モータと、
    前記第１モータと前記エンジンと駆動輪に連結された駆動軸との３軸に３つの回転要素が共線図において前記第１モータ、前記エンジン、前記駆動軸の順に並ぶよう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する第２モータと、
    前記第１モータを駆動する第１インバータと、
    前記第２モータを駆動する第２インバータと、
    蓄電装置と、
    前記蓄電装置が接続された低電圧側電力ラインと前記第１インバータおよび前記第２インバータが接続された高電圧側電力ラインとに接続され、前記高電圧側電力ラインの電圧の調節を伴って前記低電圧側電力ラインと前記高電圧側電力ラインとの間で電力のやりとりを行なう昇降圧コンバータと、
    前記第１インバータおよび前記第２インバータのゲート遮断と前記エンジンの運転とを伴って走行する所定走行時には、前記第１モータの逆起電圧が前記高電圧側電力ラインの電圧よりも高くなるように前記エンジンと前記昇降圧コンバータとを制御する制御装置と、
    を備えるハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、前記所定走行時にアクセル操作量が増加したときにおいて、前記昇降圧コンバータの温度が所定温度以上のときには、前記昇降圧コンバータの温度が前記所定温度未満のときに比して、前記第１モータの逆起電圧と前記高電圧側電力ラインの電圧との差分の増加が制限されるように制御する、
    ハイブリッド自動車。
  2. 請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、前記所定走行時にアクセル操作量が増加したときに前記昇降圧コンバータの温度が前記所定温度以上のときには、前記差分が保持されるように制御する、
    ハイブリッド自動車。
  3. 請求項２記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、前記所定走行時にアクセル操作量が増加したときに前記昇降圧コンバータの温度が前記所定温度以上のときには、前記第１モータの回転数および前記高電圧側電力ラインの電圧が保持されることにより前記差分が保持されるように制御する、
    ハイブリッド自動車。
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