JP6842237B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、走行用の動力源として回転電機を搭載して、各種機能を実行する車両用制御装置に関する。
動力源として回転電機を搭載する車両は、運転者の要求や車両の状態に応じて実行する複数の機能を備えている。回転電機は、インバータを介してバッテリと接続されている。
回転電機は、バッテリの電力を利用して動力源として機能する電動機能と、減速時などに発電してバッテリを充電する発電機能を備えている。
複数の機能の要求をすべて満たすために回転電機が連続定格以上の出力を出し続けると、回転電機や、インバータが過熱する恐れがあった。
特許文献1には、複数の負荷の短時間定格使用が重なっても、バッテリの短時間定格を超える入出力がないようにする制御装置が開示されている。
しかしながら、この特許文献1の構成では、バッテリの短時間定格を超えないために、複数の負荷のうちのどちらか一方のみが使用可能で、他方の使用は断念する必要があった。このため、車両側の要求に対して対応しきれないという問題があった。
特開2013−135487号公報
そこで、本発明は、高電圧機器を用いた複数の機能が実施される場合に、回転電機やインバータ等の高電圧機器が過熱するのを防止することのできる車両用制御装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決する車両用制御装置の発明の一態様は、高電圧バッテリからインバータを介して電力供給を受けて駆動する回転電機を動力源として備える車両に搭載されて、前記回転電機を用いた、ドライバビリティ向上機能、エネルギ消費量低減機能、安全性を確保する機能、のうちの複数の機能により車両の状態を制御する車両用制御装置であって、前記インバータの温度及び前記回転電機の温度のいずれか一方を高電圧機器の温度とし、前記インバータおよび前記回転電機の一方または双方の過熱状況を判定する過熱判定部と、前記回転電機への出力を、前記機能毎に出力制限する制限制御部と、を備え、前記制限制御部は、前記過熱判定部によって、前記高電圧機器の温度が前記機能毎に設定された制限開始温度よりも高いと判定されれば、前記制限開始温度に対応する機能に前記出力制限を実行するとともに、前記出力制限された機能と前記出力制限されていない機能とを含めたすべての機能に必要な前記回転電機の出力を合算して前記回転電機の出力とし、前記過熱判定部によって、前記高電圧機器の温度が前記各種機能毎に設定されたすべての前記制限開始温度よりも低い復帰温度より下降したと判定されれば、すべての機能の前記出力制限を解除している。
本発明によれば、高電圧機器を用いた複数の機能のうちの一部の機能において、回転電機の出力を制限するので、回転電機やインバータ等の高電圧機器が過熱するのを防止することができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る制御装置を搭載するハイブリッド車両の一例を示す図であり、その概略全体構成を示すブロック図である。 図2は、制御装置を構成するHCUの機能を説明するブロック図である。 図3は、ハイブリッド機能を制限する制御処理(制御方法)を説明するフローチャートである。 図4は、高電圧機器の温度と各種機能の出力制限制御との関係を示すタイムチャートである。 図5は、本発明の第2の実施形態に係る制御装置を搭載するハイブリッド車両の一例を示す図であり、そのハイブリッド機能を制限する制御処理(制御方法)を説明するフローチャートである。 図6は、高電圧機器の温度と各種機能の出力制限制御との関係を示すタイムチャートである。 図7は、本発明の第3の実施形態に係る制御装置を搭載するハイブリッド車両の一例を示す図であり、そのハイブリッド機能を制限する制御処理(制御方法)を説明するフローチャートである。 図8は、高電圧機器の温度と各種機能の出力制限制御との関係を示すタイムチャートである。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
(以下で説明する本発明の実施形態の基本構成)
図1、図2は、本発明の3つの実施形態を説明するうえで共通する図である。
図1において、車両1は、内燃機関型のエンジン2とモータジェネレータ(回転電機ともいう)4とを駆動源として搭載して、トランスミッション3を介して駆動輪5を回転させることにより走行するハイブリッド車に構築されている。すなわち、車両1は、モータジェネレータ4の駆動力で走行する電動車両としても構成されている。
車両1は、制御系統として、HCU(Hybrid Control Unit)10と、ECM(Engine Control Module)11と、TCM(Transmission Control Module)12とを搭載して、それぞれ予めメモリ内に格納されている制御プログラムに従ってエンジン2、トランスミッション3およびモータジェネレータ4の駆動を制御することにより効率のよい走行を実現している。
ここで、この車両1においては、イグニッションスイッチ9が検知するドライバによるイグニッションキーの操作に応じてHCU10が起動または停止する制御処理を実行し、そのHCU10が車両1の全体を総合的に制御し、ECM11がエンジン2を制御し、TCM12がトランスミッション3を制御するように構成されている。
エンジン2には、複数の気筒が形成されている。エンジン2は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の4行程を行うように構成されている。
車両1は、エンジン2を停止させてモータジェネレータ4の駆動力で走行するEV(Electric Vehicle)モードを備えている。また、車両1は、予め設定されている停止条件に従ってエンジン2を自動停止し、予め設定されている再始動条件に従ってエンジン2を再始動させるアイドリングストップ機能を備えている。
また、エンジン2には、ISG(Integrated Starter Generator)20と、スタータ21とが連結されている。ISG20は、ベルト22などを介してエンジン2のクランクシャフト18に連結されている。ISG20は、電力が供給されて回転することによりエンジン2を始動させる電動機の機能と、クランクシャフト18から入力された回転力を電力に変換する発電機の機能とを有する。
この車両1は、制御系統として、ISGCM(Integrated Starter Generator Control Module)13を備えており、ISGCM13が予めメモリ内に格納されている制御プログラムに従ってISG20の駆動を制御するようになっている。
ISG20は、電動機として機能することにより、エンジン2をアイドリングストップ機能による停止状態から再始動させるようになっている。
スタータ21は、図示しないモータとピニオンギヤとを含んで構成されている。スタータ21は、モータを回転させることにより、クランクシャフト18を回転させて、エンジン2に始動時の回転力を与えるようになっている。このように、エンジン2は、スタータ21によって始動され、アイドリングストップ機能による停止状態からISG20によって再始動される。
トランスミッション3は、エンジン2から出力される駆動回転力を変速して伝達し、ドライブシャフト(車軸)23を介して駆動輪5を回転させるようになっている。トランスミッション3は、平行軸歯車機構からなる常時噛合式の変速機構25と、ノーマルクローズタイプの乾式クラッチによって構成されるクラッチ26と、左右の駆動輪5のそれぞれのドライブシャフト23の回転速度(回転数)を調整するディファレンシャル機構27と、図示しないアクチュエータとを備えている。
トランスミッション3は、いわゆるAMT(Automated Manual Transmission)として構成されており、ドライブシャフト23の回転速度(回転数)を検出する車速センサ75の検出情報などに応じて、アクチュエータにより駆動する変速機構25における変速段の切換とクラッチ26の断続が行われるようになっている。ディファレンシャル機構27は、変速機構25によって出力された動力を受け取って左右のドライブシャフト23に伝達するようになっている。
モータジェネレータ4は、ディファレンシャル機構27に対して、チェーン等の動力伝達機構28を介して連結されている。モータジェネレータ4は、電動機として機能する。
このように、車両1は、エンジン2とモータジェネレータ4の両方の動力を車両の駆動に用いることが可能なパラレルハイブリッドシステムに構築されており、エンジン2およびモータジェネレータ4の少なくとも一方が出力する動力により走行するようになっている。
モータジェネレータ4は、発電機としても機能し、車両1の減速走行時に発電を行うようになっている。
ここで、モータジェネレータ4は、ディファレンシャル機構27と動力伝達機構28とを介してドライブシャフト23に直結されている構造で、駆動輪5が回転する際には、同時に回転するようになっている。なお、モータジェネレータ4は、エンジン2から駆動輪5までの動力伝達経路の何れかの箇所に動力伝達可能に連結されていればよく、必ずしもディファレンシャル機構27に連結される必要はない。
また、車両1は、第1蓄電装置30と、第2蓄電装置31を含む低電圧パワーパック32と、第3蓄電装置33を含む高電圧パワーパック34と、高電圧ケーブル35と、低電圧ケーブル36とを備えている。
第1蓄電装置30、第2蓄電装置31および第3蓄電装置33は、充電可能な二次電池から構成されている。第2蓄電装置31は、第1蓄電装置30よりも高出力かつ高エネルギー密度に蓄電可能な蓄電装置である。第2蓄電装置31は、第1蓄電装置30と比較して短い時間で充電が可能である。第1蓄電装置30および第2蓄電装置31は、約12Vの出力電圧を発生するようにセルの個数等が設定された低電圧バッテリである。本実施形態では、第1蓄電装置30は鉛電池からなり、第2蓄電装置31はリチウムイオン電池からなる。なお、第2蓄電装置31はニッケル水素蓄電池であってもよい。
第3蓄電装置33は、第1蓄電装置30および第2蓄電装置31より高電圧を発生するようにセルの個数等が設定されることにより高電圧バッテリを構成しており、例えば、100Vの出力電圧を発生させる。第3蓄電装置33は、例えば、リチウムイオン電池からなる。なお、第3蓄電装置33は、ニッケル水素蓄電池であってもよい。
高電圧パワーパック34は、第3蓄電装置33に加えて、インバータ50と、INVCM14と、高電圧BMS16とを有して、高電圧回路に形成されている。高電圧パワーパック34は、高電圧ケーブル35を介して、モータジェネレータ4に電力を供給可能に接続されている。
この車両1には、電気負荷としての一般負荷37および被保護負荷38が設けられている。一般負荷37および被保護負荷38は、スタータ21およびISG20以外の電気負荷である。
被保護負荷38は、常に安定した電力供給が要求される電気負荷である。この被保護負荷38は、例えば、車両1の横滑りを防止するスタビリティ制御装置38A、図示しない操舵輪の操作力を電気的にアシストする電動パワーステアリング制御装置38B、およびヘッドライト38Cを含んでいる。なお、被保護負荷38は、図示しないインストルメントパネルのランプ類およびメータ類並びにカーナビゲーションシステムも含んでいる。
一般負荷37は、被保護負荷38と比較して安定した電力供給が要求されず、一時的に使用される電気負荷である。一般負荷37には、例えば、図示しないワイパー、および、エンジン2に冷却風を送風する電動クーリングファンが含まれる。
低電圧パワーパック32は、第2蓄電装置31に加えて、スイッチ40、41と、低電圧BMS15とを有している。第1蓄電装置30および第2蓄電装置31は、低電圧ケーブル36を介して、スタータ21と、ISG20と、電気負荷としての一般負荷37および被保護負荷38とに電力を供給可能に接続されている。被保護負荷38に対しては、第1蓄電装置30と第2蓄電装置31とが並列に電気的に接続されている。
スイッチ40は、第2蓄電装置31と被保護負荷38との間の低電圧ケーブル36に設けられている。スイッチ41は、第1蓄電装置30と被保護負荷38との間の低電圧ケーブル36に設けられている。
この車両1は、制御系統として、INVCM(Invertor Control Module)14と、低電圧BMS(Battery Management System)15と、高電圧BMS16とを備えて、それぞれ予めメモリ内に格納されている制御プログラムに従ってインバータ50の駆動や第1蓄電装置30、第2蓄電装置31および第3蓄電装置33の充放電を制御するようになっている。
INVCM14は、インバータ50を制御して高電圧ケーブル35に掛かる交流電力と、第3蓄電装置33に掛かる直流電力とを相互に変換するようになっている。例えば、INVCM14は、モータジェネレータ4を力行動作させるときには、第3蓄電装置33が放電した直流電力をインバータ50により交流電力に変換させてモータジェネレータ4に供給する。また、INVCM14は、モータジェネレータ4を回生動作させるときには、モータジェネレータ4が発電した交流電力をインバータ50により直流電力に変換させて第3蓄電装置33に充電する。
低電圧BMS15は、スイッチ40、41の開閉を制御することで、第2蓄電装置31の充放電および被保護負荷38への電力供給を制御している。低電圧BMS15は、アイドリングストップによりエンジン2が停止しているときは、スイッチ40を閉じるとともにスイッチ41を開くことで、高出力かつ高エネルギー密度な第2蓄電装置31から被保護負荷38に安定した電力を供給するようになっている。
低電圧BMS15は、エンジン2をスタータ21によって始動するとき、および、アイドリングストップ制御によって停止しているエンジン2をISG20によって再始動するときに、スイッチ40を閉じるとともにスイッチ41を開くことで、第1蓄電装置30からスタータ21またはISG20に電力を供給するようになっている。スイッチ40を閉じるとともにスイッチ41を開いた状態では、第1蓄電装置30から一般負荷37にも電力が供給される。
高電圧BMS16は、第3蓄電装置33の残容量などの状態を管理する。この高電圧BMS16は、INVCM14と協働するように、HCU10がモータジェネレータ4の回転速度(回転数)を検出する速度センサ76に基づいて制御することにより、そのモータジェネレータ4を効率よく駆動させるようになっている。
このように、第1蓄電装置30は、エンジン2を始動する始動装置としてのスタータ21、ISG20および一般負荷37に少なくとも電力を供給するようになっている。第2蓄電装置31は、被保護負荷38に電力を供給するようになっている。
第2蓄電装置31は、常に安定した電力供給が要求される被保護負荷38に電力を供給するようにスイッチ40、41が低電圧BMS15により制御される。
このように、低電圧BMS15は、第1蓄電装置30および第2蓄電装置31の充電状態(充電残量)、並びに、一般負荷37および被保護負荷38への作動要求を考慮しつつ、被保護負荷38の安定した作動を優先して、スイッチ40、41を適宜制御するようになっている。
ここで、車両1は、CAN(Controller Area Network)等の規格に準拠した車内LAN(Local Area Network)を形成するためのCAN通信線48、49が敷設されている。HCU10は、INVCM14および高電圧BMS16にCAN通信線48によって接続されている。HCU10、INVCM14および高電圧BMS16は、CAN通信線48を介して制御信号等の信号の送受信を相互に行うようになっている。また、HCU10は、ECM11、TCM12、ISGCM13および低電圧BMS15にCAN通信線49によって接続されている。HCU10、ECM11、TCM12、ISGCM13および低電圧BMS15は、CAN通信線49を介して制御信号等の信号の送受信を相互に行うようになっている。
そして、車両1は、エンジン2やモータジェネレータ4の少なくともどちらか一方を駆動して、運転者の要求や車両の状態に応じて実行される各種機能を搭載する。
HCU10は、車両1の状態を検出する各種のセンサ情報に基づいて、ECM11、TCM12、ISGCM13、INVCM14、低電圧BMS15、および高電圧BMS16と連携して協働することにより、エンジン2やモータジェネレータ4の一方または双方を動作させて各種機能を実行する。
ここで、各種機能について、具体的に説明する。
「ずり下がり防止機能10A(車両の安全性を確保する機能)」は、登坂路等において、車両1が後退するのを防止するために、モータジェネレータ4の出力を利用する機能である。このずり下がり防止機能は、既知の制御方法を利用して実行される。
「発進性能向上機能10B(ドライバビリティ向上機能)」は、車両1を発進させるとき、あるいは極低速度で走行させる(クリープ走行)ときに、モータジェネレータ4の出力を利用する機能である。この機能は、発進性能の向上、あるいは車両の快適性向上を目的としている。
「中間駆動アシスト機能10C(ドライバビリティ向上機能)」は、車両1の発進性能向上機能に該当しない加速走行状態において、ドライバが要求する駆動力に基づく変化量が一定量以上(但し全開加速を除く)ある場合に、モータジェネレータ4の出力を利用して加速をアシストする機能である。この機能は、走行性能(加速性能)を向上させることによる商品力アップを目的としている。
「ギャップフィリング機能10D(ドライバビリティ向上機能)」は、車両1の変速時において、クラッチ26の断続によりエンジンの動力が伝達されない期間(ギヤップ)を埋めるために、モータジェネレータ4の出力を利用する機能である。この機能は、変速時の加速性能向上と変速時における車両の快適性向上を目的としている。
「パワーアシスト機能10E(ドライバビリティ向上機能)」は、車両1の全開加速時において、モータジェネレータ4の出力を利用する機能である。この機能は、走行性能(加速性能)を向上させることによる商品力アップを目的としている。
「ブレーキ回生機能10F(燃費向上機能)」は、車両1の減速走行時にモータジェネレータ4を発電機として利用する機能である。この機能を用いると、駆動用蓄電装置の充電状態を良好にすることができるので、エンジンの燃料消費量低減につなげられる。
すなわち、HCU10は、図2に示すように、メモリ10M内に格納する制御プログラムを実行して、各種センサからの検出情報や各種パラメータに従ってECM11、TCM12、ISGCM13、INVCM14、低電圧BMS15、および高電圧BMS16と連携して協働することにより、各種機能を構成するずり下がり防止機能10A、発進性能向上機能10B、中間駆動アシスト機能10C、ギャップフィリング機能10D、パワーアシスト機能10E、およびブレーキ回生機能10Fを実行する。
上述のように、HCU10が実行する各種機能10A〜10Fは、いずれもモータジェネレータ4を利用する機能である。
ところで、モータジェネレータ4、およびモータジェネレータと第3の蓄電装置33との電力のやり取りに介在するインバータ50は、電力量に応じた駆動負荷により発熱する。このため、温度センサ77,78が、モータジェネレータ4およびインバータ50にそれぞれ設けられる。HCU10やINVCM14は、この二つの温度センサを用いて、予め設定された使用温度を超えないように、温度管理を実行する。なお、温度センサ79が、第3蓄電装置33に設けられ、高電圧BMS16によって温度管理される。
各種機能10A〜10Fは、ドライバにその効果を最大限還元するために、モータジェネレータ4やインバータ50の連続定格電流を超えた状態で実行できる。このため、それぞれの機能が、モータジェネレータ4やインバータ50の連続定格電流を超えた状態で実行され続けると、モータジェネレータ4やインバータ50の温度が上昇しやがて、使用温度の上限に達する。
HCU10は、この各種機能10A〜10Fが実行されることによるモータジェネレータ4やインバータ50の温度上昇を管理し、使用温度の上限を超えないように制御する。
この使用温度を超えない制御を実現するために、各種機能毎、あるいは各種機能をグループ分けしたうえでグループ毎に、連続定格電流を超えても継続して実行できるモータジェネレータ4やインバータ50の温度(以下の説明においては、過熱閾値と記載する)をあらかじめ設定する。この過熱閾値は、各種機能の重要度に応じて、少なくとも2つ以上を設定する。
すなわち、過熱閾値が二つ設定された場合を例にとると、低い過熱閾値を持つ機能は、高い過熱閾値を持つ機能よりも、早く閾値に到達することになる。このため低い過熱閾値を持つ機能は、高い過熱閾値を持つ機能より早く、連続定格電流を超えた制御(以下の説明においては、通常制御と記載する)から連続定格電流未満の制御(以下の説明においては、出力制限制御と記載する)に切り替えられる。言い換えると、低い過熱閾値を持つ機能は、高い過熱閾値を持つ機能よりも、優先して出力制限制御を実行することになる。
さらに、過熱閾値の値においては、通常制御を実行することにより温度が上昇して過熱閾値に達した場合に出力制限制御を開始する温度(以下の説明においては、開始温度と記載する)と、出力制限制御を実行することにより温度が下がり、通常制御に復帰する場合の温度(以下の説明においては、復帰温度と記載する)とから構成される。
また、過熱閾値の設定の仕方の違いにより、3つの実施形態で構成される。第1の実施形態は、上述した6つの各種機能毎に、過熱閾値(開始温度、および復帰温度共)が異なる例である。第2の実施形態は、6つの各種機能のうち、ずり下がり防止機能10Aとそれ以外の5つの機能(10B〜10F)の過熱閾値(開始温度、および復帰温度共)が異なる例である。第3の実施形態は、過熱閾値の開始温度は、6つの機能毎に異なって設定し、過熱閾値の復帰温度は、6つの機能すべて同じ温度に設定する例である。
以上説明した3つの実施形態の過熱閾値の設定値は、いずれもHCU10内の記憶装置10Mに格納される。
HCU10は、温度センサ77、78が検出した値と、過熱閾値の開始温度とを比較して、温度センサ77、78のいずれかが検出した温度が過熱閾値の開始温度よりも高ければ高電圧機器(モータジェネレータ4、インバータ50)が過熱していると判定する過熱判定部10jを備えている。
また、HCU10は、過熱判定部10jにより、過熱していると判定された場合には、高電圧機器の出力制限制御を指令する制限制御部10rを備えている。
(本発明の第1の実施形態)
第1の実施形態は、6つの各種機能毎に、過熱閾値(開始温度、および復帰温度共)が異なる例である。すなわち、ずり下がり防止機能10A、発進性能向上機能10B、中間駆動アシスト機能10C、ギャップフィリング機能10D、パワーアシスト機能10E、ブレーキ回生機能10Fから成る6つの機能それぞれの過熱閾値(開始温度、および復帰温度共)が異なる。
第1の実施形態における過熱した場合の出力制限制御を図3のフローチャート、および図4の高電圧機器の温度と各種機能の出力制限制御との関係を示すタイムチャートを用いて説明する。
第3図において、HCU10は、モータジェネレータを利用した各種機能10A〜10Fが実行されているか否かを判別する(ステップS111)。
ステップS111でモータジェネレータを利用した各種機能10A〜10Fが実行されていないと判別された場合、HCU10は図3のフローチャートを終了する。
ステップS111でモータジェネレータを利用した各種機能10A〜10Fが実行されていると判別した場合、HCU10は、高電圧機器(モータジェネレータ4、インバータ50)の温度センサ77、78が検出した高電圧機器の温度Tを取得する(ステップS112)。
次いで、HCU10は、高電圧機器の温度Tが機能10Fの開始温度T11fより高いか否かを判別する(ステップS113)。
ステップS113で、高電圧機器の温度Tが機能10Fの開始温度T11fより高いと判別した場合、機能10Fは、モータジェネレータ制御状態を通常制御から出力が絞られた出力制限制御に変更したうえで実行される(ステップS114)。
ステップS113で、高電圧機器の温度Tが機能10Fの開始温度T11f以下と判別した場合、高電圧機器は過熱状態にないため通常制御を継続する。
次いで、HCU10は、各種機能の実行により、さらなる温度上昇があるかどうかを判定するために、高電圧機器の温度Tが機能10Eの開始温度T11eより高いか否かを判別する(ステップS115)。
ステップS115で、高電圧機器の温度Tが機能10Eの開始温度T11eより高いと判別した場合、機能10Eは、モータジェネレータ制御状態を通常制御から出力が絞られた出力制限制御に変更したうえで実行される(ステップS116)。これにより、出力制限制御を用いた機能は、10Fと10Eとなる。
ステップS115で、高電圧機器の温度Tが機能10Eの開始温度T11e以下と判別した場合、機能10Fのみが出力制限制御された状態に戻る。
次いで、HCU10は、各種機能の実行により、さらなる温度上昇があるかどうかを判定するために、高電圧機器の温度Tが機能10Dの開始温度T11dより高いか否かを判別する(ステップS117)。
ステップS117で、高電圧機器の温度Tが機能10Dの開始温度T11dより高いと判別した場合、機能10Dは、モータジェネレータ制御状態を通常制御から出力が絞られた出力制限制御に変更したうえで実行される(ステップS118)。これにより、出力制限制御を用いた機能は、10Fと10Eと10Dとなる。
ステップS117で、高電圧機器の温度Tが機能10Dの開始温度T11d以下と判別した場合、機能10Eと10Fが出力制限制御された状態に戻る。
次いで、HCU10は、各種機能の実行により、さらなる温度上昇があるかどうかを判定するために、高電圧機器の温度Tが機能10Cの開始温度T11cより高いか否かを判別する(ステップS119)。
ステップS119で、高電圧機器の温度Tが機能10Cの開始温度T11cより高いと判別した場合、機能10Cは、モータジェネレータ制御状態を通常制御から出力が絞られた出力制限制御に変更したうえで実行される(ステップS120)。これにより、出力制限制御を用いた機能は、10Fと10Eと10Dと10Cとなる。
ステップS119で、高電圧機器の温度Tが機能10Cの開始温度T11c以下と判別した場合、機能10Dと10Eと10Fが出力制限制御された状態に戻る。
次いで、HCU10は、各種機能の実行により、さらなる温度上昇があるかどうかを判定するために、高電圧機器の温度Tが機能10Bの開始温度T11bより高いか否かを判別する(ステップS121)。
ステップS121で、高電圧機器の温度Tが機能10Bの開始温度T11bより高いと判別した場合、機能10Bは、モータジェネレータ制御状態を通常制御から出力が絞られた出力制限制御に変更したうえで実行される(ステップS122)。これにより、出力制限制御を用いた機能は、10Fと10Eと10Dと10Cと10Bとなる。
ステップS121で、高電圧機器の温度Tが機能10Bの開始温度T11b以下と判別した場合、機能10Cと10Dと10Eと10Fが出力制限制御された状態に戻る。
次いで、HCU10は、各種機能の実行により、さらなる温度上昇があるかどうかを判定するために、高電圧機器の温度Tが機能10Aの開始温度T11aより高いか否かを判別する(ステップS123)。
ステップS123で、高電圧機器の温度Tが機能10Aの開始温度T11aより高いと判別した場合、機能10Aは、モータジェネレータ制御状態を通常制御から出力が絞られた出力制限制御に変更したうえで実行される(ステップS124)。これにより、出力制限制御を用いた機能は、10Fと10Eと10Dと10Cと10Bと10Aとなる。
ステップS123で、高電圧機器の温度Tが機能10Aの開始温度T11a以下と判別した場合、機能10Bと10Cと10Dと10Eと10Fが出力制限制御された状態に戻る。
ステップ124の実行により、すべての機能10A〜10Fが出力制限制御に変更される。こののち、高電圧機器の温度が下がってきた場合には順番に通常制御に復帰させる。
ステップS125以降は、復帰制御に関する。
ステップS125で、高電圧機器の温度Tが機能10Aの復帰温度T12aより低いと判別した場合、機能10Aは、モータジェネレータ制御状態を出力制限制御から通常制御に戻したうえで実行される(ステップS126)。これにより、出力制限制御を用いた機能は、10Fと10Eと10Dと10Cと10Bとなる。
ステップS125で、高電圧機器の温度Tが機能10Aの復帰温度T12a以上と判別した場合、まだ過熱状態が継続しているとして、すべての機能10A〜10Fを出力制限制御に変更した状態を継続する。
ステップS127で、高電圧機器の温度Tが機能10Bの復帰温度T12bより低いと判別した場合、機能10Bは、モータジェネレータ制御状態を出力制限制御から通常制御に戻したうえで実行される(ステップS128)。これにより、出力制限制御を用いた機能は、10Fと10Eと10Dと10Cとなる。
ステップS127で、高電圧機器の温度Tが機能10Bの復帰温度T12b以上と判別した場合、まだ過熱状態が継続しているとして、機能10B〜10Fを出力制限制御に変更した状態を継続する。
ステップS129で、高電圧機器の温度Tが機能10Cの復帰温度T12cより低いと判別した場合、機能10Cは、モータジェネレータ制御状態を出力制限制御から通常制御に戻したうえで実行される(ステップS130)。これにより、出力制限制御を用いた機能は、10Fと10Eと10Dとなる。
ステップS129で、高電圧機器の温度Tが機能10Cの復帰温度T12c以上と判別した場合、まだ過熱状態が継続しているとして、機能10C〜10Fを出力制限制御に変更した状態を継続する。
ステップS131で、高電圧機器の温度Tが機能10Dの復帰温度T12dより低いと判別した場合、機能10Dは、モータジェネレータ制御状態を出力制限制御から通常制御に戻したうえで実行される(ステップS132)。これにより、出力制限制御を用いた機能は、10Fと10Eとなる。
ステップS131で、高電圧機器の温度Tが機能10Dの復帰温度T12d以上と判別した場合、まだ過熱状態が継続しているとして、機能10D〜10Fを出力制限制御に変更した状態を継続する。
ステップS133で、高電圧機器の温度Tが機能10Eの復帰温度T12eより低いと判別した場合、機能10Eは、モータジェネレータ制御状態を出力制限制御から通常制御に戻したうえで実行される(ステップS134)。これにより、出力制限制御を用いた機能は、10Fとなる。
ステップS133で、高電圧機器の温度Tが機能10Eの復帰温度T12e以上と判別した場合、まだ過熱状態が継続しているとして、機能10E〜10Fを出力制限制御に変更した状態を継続する。
ステップS135で、高電圧機器の温度Tが機能10Fの復帰温度T12fより低いと判別した場合、機能10Fは、モータジェネレータ制御状態を出力制限制御から通常制御に戻したうえで実行される(ステップS136)。これにより、すべての機能は、通常制御を用いて実行され、図3のフローチャートは終了する。
ステップS135で、高電圧機器の温度Tが機能10Fの復帰温度T12f以上と判別した場合、まだ過熱状態が継続しているとして、機能10Fを出力制限制御に変更した状態を継続する。
図4において、高電圧機器の温度上昇により、まず機能10Fの出力制限制御を実行する(時刻f1)。この出力制限を実行しても温度上昇が収まらなかった場合には、温度上昇とともに機能10E(時刻e1)、機能10D(時刻d1)、機能10C(時刻c1)、機能10B(時刻b1)、機能10A(時刻a1)の順に出力制限制御を実行する。6つの各種機能(10A〜10F)の出力制限制御により温度上昇が収まり、温度が下降し始める。温度がT12a未満まで下降すると、機能10Aの出力制限制御を解除して、通常制御に戻す。さらに、温度が下降とともに機能10B、機能10C、機能10B、機能10Aの順に出力制限制御を解除して、通常制御に戻す。
モータジェネレータの出力制御を用いた各種機能を、機能の内容を基に順位づけする。この順位づけされた機能毎に、モータジェネレータの出力制限制御を実行する設定温度が異なるので、高電圧機器の温度が上昇した場合でも各種機能が同時に出力制限制御を実行されることがないため、出力制限による車両走行の性能低下を最小限にとどめることができる。また、温度上昇具合(過熱状況)に応じて、段階的に出力制限制御が実行される機能数が増加するため、出力制限が実行されていることを、運転者に感じにくい信頼性の高いシステムを構築できる。順位付け、車両の安定性向上に貢献する機能(ずり下がり防止機能)はもっとも出力制限制御が実行されにくい設定温度を備えているので、車両の信頼性維持に貢献できる。
(本発明の第2の実施形態)
第2の実施形態は、6つの各種機能を二つのグループ分け、グループごとに過熱閾値(開始温度、および復帰温度共)が異なる例である。すなわち、第一グループには、ずり下がり防止機能10Aが属し、第二グループに残りの発進性能向上機能10B、中間駆動アシスト機能10C、ギャップフィリング機能10D、パワーアシスト機能10E、ブレーキ回生機能10Fが属する。そして第一グループと第二グループとで過熱閾値(開始温度、および復帰温度共)が異なる。第2の実施形態における過熱した場合の出力制限制御を図5のフローチャート、および図6の高電圧機器の温度と各種機能の出力制限制御との関係を示すタイムチャートを用いて説明する。
第5図において、HCU10は、モータジェネレータを利用した各種機能10A〜10Fが実行されているか否かを判別する(ステップS211)。
ステップS211でモータジェネレータを利用した各種機能10A〜10Fが実行されていないと判別された場合、HCU10は図5のフローチャートを終了する。
ステップS211でモータジェネレータを利用した各種機能10A〜10Fが実行されていると判別した場合、HCU10は、高電圧機器(モータジェネレータ4、インバータ50)の温度センサ77、78が検出した高電圧機器の温度Tを取得する(ステップS212)。
次いでHCU10は、高電圧機器の温度Tが第二グループの開始温度T21bより高いか否かを判別する(ステップS213)。
ステップS213で、高電圧機器の温度Tが第二グループの開始温度T21bより高いと判別した場合、第二グループに属する機能10B〜10Fは、モータジェネレータ制御状態を通常制御から出力が絞られた出力制限制御に変更したうえで実行される(ステップS214)。
ステップS213で、高電圧機器の温度Tが第二グループの開始温度T21b以下と判別した場合、高電圧機器は過熱状態にないため通常制御を継続する。
次いで、HCU10は、各種機能の実行により、さらなる温度上昇があるかどうかを判定するために、高電圧機器の温度Tが第一グループの開始温度T21aより高いか否かを判別する(ステップS215)。
ステップS215で、高電圧機器の温度Tが第一グループの開始温度T21aより高いと判別した場合、第一グループに属する機能は、モータジェネレータ制御状態を通常制御から出力が絞られた出力制限制御に変更したうえで実行される(ステップS216)。これにより、出力制限制御を用いた機能は、10Fと10Eと10Dと10Cと10Bと10Aとなる。
ステップS215で、高電圧機器の温度Tが第一グループの開始温度T21a以下と判別した場合、第二グループのみが出力制限制御された状態に戻る。
ステップ216の実行により、すべての機能10A〜10Fが出力制限制御に変更される。こののち、高電圧機器の温度が下がってきた場合には順番に通常制御に復帰させる。
ステップS217以降は、復帰制御に関する。
ステップS217で、高電圧機器の温度Tが第一グループの復帰温度T22aより低いと判別した場合、第一グループに属する機能は、モータジェネレータ制御状態を出力制限制御から通常制御に戻したうえで実行される(ステップS218)。これにより、出力制限制御を用いた機能は、10Fと10Eと10Dと10Cと10Bとなる。
ステップS217で、高電圧機器の温度Tが第一グループの復帰温度T22a以上と判別した場合、まだ過熱状態が継続しているとして、すべての機能10A〜10Fを出力制限制御に変更した状態を継続する。
ステップS219で、高電圧機器の温度Tが第二グループの復帰温度T22bより低いと判別した場合、第二グループは、モータジェネレータ制御状態を出力制限制御から通常制御に戻したうえで実行される(ステップS220)。これにより、すべての機能は、通常制御を用いて実行され、図5のフローチャートは終了する。
ステップS219で、高電圧機器の温度Tが第二グループの復帰温度T22b以上と判別した場合、まだ過熱状態が継続しているとして、第二グループを出力制限制御に変更した状態を継続する。
図6において、高電圧機器の温度上昇により、まず第二グループに属する機能の出力制限制御を実行する(時刻b1)。この出力制限を実行しても温度上昇が収まらなかった場合には、第一グループに属する機能の出力制限を実行する(時刻a1)。第一グループ、および第二グループの出力制限制御により温度上昇が収まり、温度が下降し始める。温度がT22a未満まで下降すると、第一グループの出力制限制御を解除して、通常制御に戻す。さらに、温度が下降して、T22b未満まで下降すると、第2グループの出力制限制御を解除して、通常制御に戻す。
6つの各種機能のうち、第一グループに属するずり下がり防止機能10Aのみ、モータジェネレータの出力制限制御の実行を遅らせることができるので、モータジェネレータの通常制御の実行を他の機能よりも長く維持し続けることが可能なため、安定した車両走行が実現できる。
(本発明の第3の実施形態)
第3の実施形態は、過熱閾値の開始温度については6つの各種機能毎に異なり、過熱閾値の復帰温度については6つの各種機能が同じ値を有している例である。なお、6つの各種機能は、第1、2の実施形態と同様に、ずり下がり防止機能10A、発進性能向上機能10B、中間駆動アシスト機能10C、ギャップフィリング機能10D、パワーアシスト機能10E、ブレーキ回生機能10Fで構成されている。第3の実施形態における過熱した場合の出力制限制御を図7のフローチャート、および図8の高電圧機器の温度と各種機能の出力制限制御との関係を示すタイムチャートを用いて説明する。
第7図において、HCU10は、モータジェネレータを利用した各種機能10A〜10Fが実行されているか否かを判別する(ステップS311)。
ステップS311で、モータジェネレータを利用した各種機能10A〜10Fが実行されていないと判別された場合、HCU10は図7のフローチャートを終了する。
ステップS311で、モータジェネレータを利用した各種機能10A〜10Fが実行されていると判別した場合、HCU10は、高電圧機器(モータジェネレータ4、インバータ50)の温度センサ77、78が検出した高電圧機器の温度Tを取得する(ステップS312)。
次いで、HCU10は、高電圧機器の温度Tが機能10Fの開始温度T31fより高いか否かを判別する(ステップS313)。
ステップS313で、高電圧機器の温度Tが機能10Fの開始温度T31fより高いと判別した場合、機能10Fは、モータジェネレータ制御状態を通常制御から出力が絞られた出力制限制御に変更したうえで実行される(ステップS314)。
ステップS313で、高電圧機器の温度Tが機能10Fの開始温度T31f以下と判別した場合、高電圧機器は過熱状態にないため通常制御を継続する。
次いで、HCU10は、各種機能の実行により、さらなる温度上昇があるかどうかを判定するために、高電圧機器の温度Tが機能10Eの開始温度T31eより高いか否かを判別する(ステップS315)。
ステップS315で、高電圧機器の温度Tが機能10Eの開始温度T31eより高いと判別した場合、機能10Eは、モータジェネレータ制御状態を通常制御から出力が絞られた出力制限制御に変更したうえで実行される(ステップS317)。これにより、出力制限制御を用いた機能は、10Fと10Eとなる。
ステップS315で、高電圧機器の温度Tが機能10Eの開始温度T11e以下と判別した場合、高電圧機器の温度Tの下降程度を判定するために、高電圧機器の温度Tが復帰温度T32より低いか否かを判別する(ステップS316)。
ステップS316で、高電圧機器の温度Tが復帰温度T32より低いと判別した場合、出力制限制御中のすべての機能を、通常制御に戻す(ステップS331)。
ステップS316で、高電圧機器の温度Tが復帰温度T32以上と判別した場合、機能10Fのみが出力制限制御された状態に戻る。
次いで、HCU10は、各種機能の実行により、さらなる温度上昇があるかどうかを判定するために、高電圧機器の温度Tが機能10Dの開始温度T31dより高いか否かを判別する(ステップS318)。
ステップS318で、高電圧機器の温度Tが機能10Dの開始温度T31dより高いと判別した場合、機能10Dは、モータジェネレータ制御状態を通常制御から出力が絞られた出力制限制御に変更したうえで実行される(ステップS320)。これにより、出力制限制御を用いた機能は、10Fと10Eと10Dとなる。
ステップS318で、高電圧機器の温度Tが機能10Dの開始温度T31d以下と判別した場合、高電圧機器の温度Tの下降程度を判定するために、高電圧機器の温度Tが復帰温度T32より低いか否かを判別する(ステップS319)。
ステップS319で、高電圧機器の温度Tが復帰温度T32より低いと判別した場合、出力制限制御中のすべての機能を、通常制御に戻す(ステップS331)。
ステップS319で、高電圧機器の温度Tが復帰温度T32以上と判別した場合、機能10Eと10Fが出力制限制御された状態に戻る。
次いで、HCU10は、各種機能の実行により、さらなる温度上昇があるかどうかを判定するために、高電圧機器の温度Tが機能10Cの開始温度T31cより高いか否かを判別する(ステップS321)。
ステップS321で、高電圧機器の温度Tが機能10Cの開始温度T31cより高いと判別した場合、機能10Cは、モータジェネレータ制御状態を通常制御から出力が絞られた出力制限制御に変更したうえで実行される(ステップS323)。これにより、出力制限制御を用いた機能は、10Fと10Eと10Dと10Cとなる。
ステップS321で、高電圧機器の温度Tが機能10Cの開始温度T31c以下と判別した場合、高電圧機器の温度Tの下降程度を判定するために、高電圧機器の温度Tが復帰温度T32より低いか否かを判別する(ステップS322)。
ステップS322で、高電圧機器の温度Tが復帰温度T32より低いと判別した場合、出力制限制御中のすべての機能を、通常制御に戻す(ステップS331)。
ステップS322で、高電圧機器の温度Tが復帰温度T32以上と判別した場合、機能10Dと10Eと10Fが出力制限制御された状態に戻る。
次いで、HCU10は、各種機能の実行により、さらなる温度上昇があるかどうかを判定するために、高電圧機器の温度Tが機能10Bの開始温度T31bより高いか否かを判別する(ステップS324)。
ステップS324で、高電圧機器の温度Tが機能10Bの開始温度T31bより高いと判別した場合、機能10Bは、モータジェネレータ制御状態を通常制御から出力が絞られた出力制限制御に変更したうえで実行される(ステップS326)。これにより、出力制限制御を用いた機能は、10Fと10Eと10Dと10Cと10Bとなる。
ステップS324で、高電圧機器の温度Tが機能10Bの開始温度T31b以下と判別した場合、高電圧機器の温度Tの下降程度を判定するために、高電圧機器の温度Tが復帰温度T32より低いか否かを判別する(ステップS325)。
ステップS325で、高電圧機器の温度Tが復帰温度T32より低いと判別した場合、出力制限制御中のすべての機能を、通常制御に戻す(ステップS331)。
ステップS325で、高電圧機器の温度Tが復帰温度T32以上と判別した場合、機能10Cと10Dと10Eと10Fが出力制限制御された状態に戻る。
次いで、HCU10は、各種機能の実行により、さらなる温度上昇があるかどうかを判定するために、高電圧機器の温度Tが機能10Aの開始温度T31aより高いか否かを判別する(ステップS327)。
ステップS327で、高電圧機器の温度Tが機能10Aの開始温度T31aより高いと判別した場合、機能10Aは、モータジェネレータ制御状態を通常制御から出力が絞られた出力制限制御に変更したうえで実行される(ステップS329)。これにより、出力制限制御を用いた機能は、10Fと10Eと10Dと10Cと10Bと10Aとなる。
ステップS327で、高電圧機器の温度Tが機能10Aの開始温度T31a以下と判別した場合、高電圧機器の温度Tの下降程度を判定するために、高電圧機器の温度Tが復帰温度T32より低いか否かを判別する(ステップS328)。
ステップS328で、高電圧機器の温度Tが復帰温度T32より低いと判別した場合、出力制限制御中のすべての機能を、通常制御に戻す(ステップS331)。
ステップS328で、高電圧機器の温度Tが復帰温度T32以上と判別した場合、機能10Bと10Cと10Dと10Eと10Fが出力制限制御された状態に戻る。
ステップS330は、復帰制御に関する。
ステップS330で、高電圧機器の温度Tが復帰温度T32より低いか否かを判別する。
ステップS330で、高電圧機器の温度Tが復帰温度T32より低いと判別した場合、出力制限制御中のすべての機能を、通常制御に戻す(ステップS331)。
これにより、すべての機能は、通常制御を用いて実行され、図7のフローチャートは終了する。
ステップS330で、高電圧機器の温度Tが復帰温度T32以上と判別した場合、機能10Aと10Bと10Cと10Dと10Eと10Fが出力制限制御された状態に戻る。
図8において、高電圧機器の温度上昇により、まず機能10Fの出力制限制御を実行する(時刻f1)。この出力制限を実行しても温度上昇が収まらなかった場合には、温度上昇とともに機能10E(時刻e1)、機能10D(時刻d1)、機能10C(時刻c1)、機能10B(時刻b1)、機能10A(時刻a1)の順に出力制限制御を実行する。6つの各種機能(10A〜10F)の出力制限制御により温度上昇が収まり、温度が下降し始める。温度がT32a未満まで下降すると、すべての機能10A〜10fの出力制限制御を解除して、通常制御に戻す。
モータジェネレータの出力制御を用いた各種機能を、機能の内容を基に順位づけする。この順位づけされた機能毎に、モータジェネレータの出力制限制御を実行する設定温度が異なるので、高電圧機器の温度が上昇した場合でも各種機能が同時に出力制限制御を実行されることがないため、出力制限による車両走行の性能低下を最小限にとどめることができる。順位付け、車両の安定性向上に貢献する機能(ずり下がり防止機能)はもっとも出力制限制御が実行されにくい設定温度を備えているので、車両の信頼性維持に貢献できる。高電圧機器の温度が下降し、通常制御に戻す場合の閾値は、各種機能すべて同じ値に設定されているので、迅速な通常の走行性能を備えた車両制御の実現に貢献できる。
ここで、上述実施形態においては、モータジェネレータ4やインバータ50の温度を検出して制限開始温度や制限解除温度と比較する場合を一例にして説明するがこれに限るものではない。例えば、モータジェネレータ4やインバータ50の稼動時間や停止時間をカウントして、周囲温度に応じたマップと比較することにより、過熱状態に至る恐れ、あるいは、その恐れの解除を判断するようにしてもよい。この場合にも同様の作用効果を得ることができる。
また、上述実施形態においては、モータジェネレータ4やインバータ50の温度と比較する制限開始温度と制限解除温度とに差を付ける場合を一例にして説明するが、これに限るものではない。モータジェネレータ4やインバータ50の温度が急激に変化することはないことから、短時間に制限と解除が繰り返されてしまう可能性はすくない。このため、その制限開始温度と制限解除温度とを同じにしてモータジェネレータ4やインバータ50の温度と比較するようにしてもよい。
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
1 車両(ハイブリッド車両)
2 エンジン(内燃機関)
4 モータジェネレータ(電動機、発電機、回転電機、動力源)
10 HCU(制御装置、過熱判定部、制限制御部)
10A ずり下がり防止機能(車両の安全性を確保する機能、ハイブリッド機能)
10B 発進性能向上機能(ドライバビリティ向上機能、ハイブリッド機能)
10C 中間駆動アシスト機能(ドライバビリティ向上機能、ハイブリッド機能)
10D ギャップフィリング機能(ドライバビリティ向上機能、ハイブリッド機能)
10E パワーアシスト機能(ドライバビリティ向上機能、ハイブリッド機能)
10F ブレーキ回生機能(燃費向上機能、ハイブリッド機能)
10j 過熱判定部
10M メモリ(優先順位保持部)
10r 制限制御部
14 INVCM
16 高電圧BMS
23 ドライブシャフト(車軸)
27 ディファレンシャル機構
28 動力伝達機構
33 第3蓄電装置(高電圧バッテリ)
34 高電圧パワーパック
50 インバータ
75 車速センサ
76 速度センサ
77〜79 温度センサ

Claims (5)

  1. 高電圧バッテリからインバータを介して電力供給を受けて駆動する回転電機を動力源として備える車両に搭載されて、前記回転電機を用いた、ドライバビリティ向上機能、エネルギ消費量低減機能、安全性を確保する機能、のうちの複数の機能により車両の状態を制御する車両用制御装置であって、
    前記インバータの温度及び前記回転電機の温度のいずれか一方を高電圧機器の温度とし、前記インバータおよび前記回転電機の一方または双方の過熱状況を判定する過熱判定部と、
    前記回転電機への出力を、前記機能毎に出力制限する制限制御部と、を備え、
    前記制限制御部は、前記過熱判定部によって、前記高電圧機器の温度が前記機能毎に設定された制限開始温度よりも高いと判定されれば、前記制限開始温度に対応する機能に前記出力制限を実行するとともに、前記出力制限された機能と前記出力制限されていない機能とを含めたすべての機能に必要な前記回転電機の出力を合算して前記回転電機の出力とし、
    前記過熱判定部によって、前記高電圧機器の温度が前記各種機能毎に設定されたすべての前記制限開始温度よりも低い復帰温度より下降したと判定されれば、すべての機能の前記出力制限を解除することを特徴とする車両用制御装置。
  2. 前記制限制御部により前記回転電機の出力が制限される前記機能の数は、前記過熱状況に応じて増加することを特徴とする請求項1に記載の車両用制御装置。
  3. 前記制限制御部により前記機能のうち前記制限開始温度が最も低い温度で前記出力制限が実行される機能は、ドライバビリティ向上機能、あるいはエネルギ消費量低減機能であることを特徴とする請求項1に記載の車両用制御装置。
  4. 前記制限制御部により前記機能のうち前記制限開始温度が最も高い温度で前記出力制限が実行される機能は、安全性を確保する機能であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の車両用制御装置。
  5. 前記車両は、前記動力源に内燃機関が付加されたハイブリッド車両であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の車両用制御装置。
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