(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと発電可能な電動機を動力源として備え、前記エンジンと前記電動機の少なくとも一方の動力を変速機を介して出力軸に伝達し車両の推進力とするハイブリッド車両において、
前記電動機の温度を検出する温度検出手段と、
前記エンジンおよび前記電動機から前記変速機への動力伝達を制御するロックアップクラッチとを備え、
前記温度検出手段で検出した前記電動機の温度に応じて、前記ロックアップクラッチの締結度合いを変更して前記電動機の回転数を変更し、該電動機の運転点を高回転低トルクに制御することを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】
前記温度検出手段で検出した前記電動機の温度が高いほど、前記ロックアップクラッチの締結度合いを弱めることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記電動機の温度に応じて該電動機の回転数を変更する際に、変更可能な回転領域は直交領域内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンと発電可能な電動機を動力源とし少なくとも一方の動力から車両の推進力を得る、いわゆるハイブリッド車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンを駆動させる燃料の節約や、燃料の燃焼により発生する排気ガスの低減等を目的として、車両の駆動輪に連結される動力伝達機構にエンジンと発電可能な電動機（以下、モータ・ジェネレータという）とを連結し、走行時に必要に応じてモータ・ジェネレータによる駆動アシストを行うとともに、減速時に駆動輪から入力される動力を前記モータ・ジェネレータに伝達し、該モータ・ジェネレータにより回生動作を行って減速エネルギーを回生エネルギーに変換し電気エネルギーとして蓄電装置に充電するハイブリッド車両が開発されている（特開平１１−３５０９９５号公報等）。
【０００３】
ところで、前記モータ・ジェネレータに対しては過熱防止をする必要がある。従来のモータ・ジェネレータに対する過熱防止方法は、モータ・ジェネレータの温度が上昇した場合、あるいは、上昇したと推定された場合に、モータ・ジェネレータの出力を絞る（制限する）ことでモータ・ジェネレータの温度上昇を回避していた（特開平７−１７０８００号公報、特開２０００−１８４５０２号公報等）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のようにモータ・ジェネレータの出力制限により過熱防止をすると、モータ・ジェネレータの温度によってモータ・ジェネレータが出せる出力が異なるため、同じ運転条件（同車速、同スロットル開度）でも車体駆動力が異なってくるので、同じ車体駆動力を得るためには運転者がアクセルペダルの踏み込み量を調整しなければならなくなり、ドライバビリティが悪化するという問題があった。
【０００５】
なお、電子制御スロットル（以下、ＤＢＷと略す）を備えている場合には、モータ・ジェネレータの出力減少分をエンジン出力の増加で補うことができるため車体駆動力を同じにすることができるが、ＤＢＷは制御が複雑で高価になるという問題がある。
そこで、この発明は、電動機の出力制限をすることなく該電動機の過熱を防止することができるハイブリッド車両を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、エンジン（例えば、後述する第２の実施の形態におけるエンジン２）と発電可能な電動機（例えば、後述する第２の実施の形態におけるモータ・ジェネレータ３）を動力源として備え、前記エンジンと前記電動機の少なくとも一方の動力を変速機（例えば、後述する第２の実施の形態における変速機４）を介して出力軸（例えば、後述する第２の実施の形態におけるアクスルシャフト５ａ）に伝達し車両の推進力とするハイブリッド車両（例えば、後述する第２の実施の形態におけるハイブリッド車両１）において、前記電動機の温度を検出する温度検出手段（例えば、後述する第２の実施の形態におけるモータ温度センサ１４）と、前記エンジンおよび前記電動機から前記変速機への動力伝達を制御するロックアップクラッチ（例えば、後述する第２の実施の形態におけるロックアップクラッチ３１）とを備え、前記温度検出手段で検出した前記電動機の温度に応じて、前記ロックアップクラッチの締結度合いを変更して前記電動機の回転数を変更し、該電動機の運転点を高回転低トルクに制御することを特徴とする。
電動機の特性として、低回転領域（直交領域）では、電動機のトルクは電流値によって決定され、また、電動機の発熱は電流値と巻線抵抗により決定される銅損が支配的であり、同じ出力でも、低回転高トルクの運転点よりも高回転低トルク側の運転点の方が発熱量が少ない。したがって、前記のように構成することにより、電動機の出力を制限することなく発熱量を減らすことができる。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記温度検出手段で検出した前記電動機の温度が高いほど、前記ロックアップクラッチの締結度合いを弱めることを特徴とする。
このように構成することにより、電動機の温度が高い時ほど電動機の回転数を高くして発熱量を減らすことができる。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記電動機の温度に応じて該電動機の回転数を変更する際に、変更可能な回転領域は直交領域内であることを特徴とする。
このように構成することにより、電動機の出力を変更することなく電動機の過熱を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るハイブリッド車両の実施の形態を図１から図８の図面を参照して説明する。
【００１２】
〔第１の実施の形態〕
初めに、この発明に係るハイブリッド車両の第１の実施の形態を図１から図５の図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施の形態におけるハイブリッド車両１の動力伝達系の概略構成図である。
このハイブリッド車両１では、エンジン２と発電可能な電動機（以下、モータ・ジェネレータという）３が直結されており、エンジン２とモータ・ジェネレータ３の少なくとも一方の動力が変速機４を介して車両の駆動輪５に伝達されるように構成されている。変速機４はベルト式無段変速機（ＣＶＴ）であり、モータ・ジェネレータ３の出力軸３ａに連結されたトライブプーリ４１と、駆動輪５のアクスルシャフト（出力軸）５ａに図示しないディファレンシャルギヤ等を介して連結されたドリブンプーリ４２と、ドライブプーリ４１とドリブンプーリ４２に巻き掛けられた無端ベルト４３とから構成されている。この変速機４は、両プーリ４１，４２の有効半径を増減させることにより変速比を無段階に変化させることができるようになっており、各プーリ４１，４２は有効半径を増減させるための駆動部４１ａ，４２ａを備えている。そして、コントロールバルブ６によって所定に制御された油圧を駆動部４１ａ，４２ａに供給することによって、ドライブプーリ４１とドリブンプーリ４２の有効半径を所望に増減することができ、これによって所望の変速比を得ることができる。
【００１３】
このハイブリッド車両１の減速時に駆動輪５側からモータ・ジェネレータ３側に駆動力が伝達されると、モータ・ジェネレータ３は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収し、パワードライブユニット（ＰＤＵ）７を介してバッテリー８に充電する。この時の回生出力はＥＣＵ９によってＰＤＵ７を介して制御される。
そして、モータ・ジェネレータ３は、バッテリー８に充電された電気エネルギーを消費して駆動されるとともに、ＥＣＵ９によってＰＤＵ７を介して制御される。なお、バッテリー８に代えてキャパシタを用いることも可能である。
【００１４】
エンジン２は多気筒レシプロタイプエンジンであり、各気筒に対する吸排気を行わせるための吸気バルブおよび排気バルブの作動制御を行う吸排気制御装置（気筒休止手段）１０と、各気筒に対する燃料噴射制御および噴射燃料の点火制御を行う燃料噴射・点火制御装置１１とを有し、これら制御装置１０，１１はＥＣＵ９によって制御される。
このハイブリッド車両は、必要に応じて、燃料噴射・点火制御装置１１によりエンジン２の全気筒の燃料供給を停止する燃料供給停止制御（以下、Ｆ／Ｃ制御と略す）が可能であり、さらに、必要に応じて、吸排気制御装置１０によりエンジン２の全気筒の吸排気バルブを全閉にする気筒休止制御（休筒制御という場合もある）が可能になっている。
また、ＥＣＵ９には、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ１２からの信号と、車速を検出する車速センサ１３からの信号と、モータ・ジェネレータ３の巻線温度を検出するモータ温度センサ１４からの信号が入力される。
【００１５】
次に、モータ・ジェネレータ３の過熱防止の原理について説明する。
図２はモータ・ジェネレータ３のトルクと回転数の関係を示すＴ−Ｎ特性図である。周知のように、低回転領域（弱め界磁を必要としない直交領域）では、モータ・ジェネレータ３のトルクは電流値によって決定される。また、前記低回転領域ではモータ・ジェネレータ３の発熱は、電流値と巻線抵抗により決定される銅損が支配的である。したがって、モータ・ジェネレータ３の運転点を低回転高トルク側（例えば、図２においてＡ点）から高回転低トルク側（例えば、図２においてＢ点）に変更すると、出力を制限することなく発熱量を減らすことができる。
そこで、この第１の実施の形態では、モータ・ジェネレータ３の温度をモータ温度センサ１４で監視し、モータ・ジェネレータ３の温度が所定温度Ｔ１を越えた時には、その温度に応じて変速機４の変速比を変更することによりモータ・ジェネレータ３の回転数を増大させて、モータ・ジェネレータ３の運転点を定常温度時（Ｔ１以下の時）よりも高回転低トルク側に変更するようにした。
【００１６】
このハイブリッド車両１では、変速機４のドライブプーリ４１の要求回転数（以下、ＮＤＲＣＭＤと略す）を決定することにより変速機４の変速比を決定することができる。というのは、ドリブンプーリ４２の回転数は車速センサ１３で検出される車速から算出可能であり、このドリブンプーリ４２の回転数とＮＤＲＣＭＤから変速機４の変速比を算出することができるからである。
なお、この実施の形態では、ドライブプーリ４１はモータ・ジェネレータ３の出力軸３ａに連結されており、エンジン２とモータ・ジェネレータ３は直結されているので、ドライブプーリ４１とエンジン２とモータ・ジェネレータ３の回転数は常に同じになる。
【００１７】
次に、ドライブプーリ４１のＮＤＲＣＭＤ算出処理を図３に示すフローチャートに従って説明する。前述したように、この実施の形態においては、ドライブプーリ４１の回転数はモータ・ジェネレータ３の出力軸３ａの回転数と同じであり、したがって、ＮＤＲＣＭＤの算出処理とはモータ・ジェネレータ３の要求回転数算出処理ということもできる。
図３のフローチャートに示すＮＤＲＣＭＤ算出処理ルーチンはＥＣＵ９によって実行される。
【００１８】
まず、ステップＳ１０１において、モータ・ジェネレータ３の温度が定常温度（Ｔ１以下）の場合におけるＮＤＲＣＭＤ（以下、基本ＮＤＲＣＭＤといい、ＢＮＤＲＣＭＤと略す）を算出する。ここで、ＢＮＤＲＣＭＤは、この実施の形態においては、エンジン２のみの駆動力で走行する場合にエンジン効率と変速機４の伝達効率を考慮して最も効率の良い変速比から決定されるドライブプーリ４１の要求回転数とする。ＢＮＤＲＣＭＤは、車速センサ１３で検出された車速Ｖとスロットル開度センサ１２で検出されたスロットル開度ＴＨに基づいて、予め用意された図示しないマップを参照して算出する。
【００１９】
次に、ステップＳ１０２に進み、予め用意されたＴＮＤＲＣＭＤマップを参照して、モータ温度センサ１４で検出されたモータ・ジェネレータ３の温度に基づき、モータ温度補正項ＴＮＤＲＣＭＤを算出する。図４はＴＮＤＲＣＭＤマップの一例を示しており、この例では、モータ・ジェネレータ３の温度がＴ１以下ではＴＮＤＲＣＭＤ＝０であり、Ｔ１からＴ２の間は温度の上昇にしたがって一次関数的にＴＮＤＲＣＭＤが増加していき、Ｔ２以上では例えば５００ｒｐｍで一定となる。
【００２０】
次に、ステップＳ１０３に進み、次式からＮＤＲＣＭＤを算出する。
ＮＤＲＣＭＤ＝ＢＮＤＲＣＭＤ＋ＴＮＤＲＣＭＤ
次に、ステップＳ１０４に進み、予め用意された図示しないＮＤＲＬｉｍマップを参照して、車速センサ１３で検出された車速Ｖとスロットル開度センサ１２で検出されたスロットル開度ＴＨに基づき、上限ＮＤＲＣＭＤ（以下、ＮＤＲＬｉｍと略す）を算出する。
【００２１】
次に、ステップＳ１０５に進み、ＮＤＲＣＭＤリミット処理を実行して本ルーチンの実行を一旦終了する。ＮＤＲＣＭＤリミット処理はＮＤＲＣＭＤをＮＤＲＬｉｍ以下に制限をする処理であり、ステップＳ１０３において算出したＮＤＲＣＭＤがＮＤＲＬｉｍよりも大きい場合にはＮＤＲＬｉｍをＮＤＲＣＭＤとし、ステップＳ１０３において算出したＮＤＲＣＭＤがＮＤＲＬｉｍ以下である場合にはステップＳ１０３で算出したＮＤＲＣＭＤをＮＤＲＣＭＤとする。
ＮＤＲＣＭＤリミット処理を実行することにより、アイドル時のように低車速低出力の運転時にモータ・ジェネレータ３の温度が上がっても、運転者が違和感を感じるほどモータ・ジェネレータ３の回転数を上げないようにすることができる。
【００２２】
そして、このようにして算出されたドライブプーリ４１のＮＤＲＣＭＤと、車速に基づいて算出したドリブンプーリ４２の回転数から変速機４の変速比を算出し、この変速比となるように、ＥＣＵ９によりコントロールバルブ６を制御し、駆動部４１ａ，４２ａに所定油圧値の油圧を供給してドライブプーリ４１とドリブンプーリ４２の有効半径を所定に変更する。これにより、モータ・ジェネレータ３の出力軸３ａの回転数を定常温度時よりも高くすることができ、その結果、モータ・ジェネレータ３に流れる電流が下がって、モータ・ジェネレータ３の運転点を出力を変更することなく定常温度時よりも高回転低トルク側に変更することができ、モータ・ジェネレータ３の発熱を抑制することができ、過熱を防止することができる。
【００２３】
なお、減速回生時にも前述と同様の変速比変更制御によりモータ・ジェネレータ３の過熱を防止することができる。
前述した実施の形態では、モータ・ジェネレータ３の温度上昇にしたがってモータ温度補正項ＴＮＤＲＣＭＤを一次関数的に増加させるようにしたが、図５に示すように、モータ・ジェネレータ３の温度上昇にしたがってＴＮＤＲＣＭＤを階段状に増加させるようにしてもよい。
また、前述した実施の形態では、ステップＳ１０１のＢＮＤＲＣＭＤ算出処理において、エンジン走行時におけるエンジン２の効率と変速機４の伝達効率に基づいてＢＮＤＲＣＭＤを決定したが、これに限るものではなく、モータ・ジェネレータ３による走行時におけるモータ・ジェネレータ３の効率、エンジン２のフリクション、変速機４の伝達効率に基づいてＢＮＤＲＣＭＤを決定してもよい。
【００２４】
この第１の実施の形態の変速比変更制御によるモータ・ジェネレータ３の過熱防止は、図１に示す構成のハイブリッド車両１への適用に限られるものではなく、図６あるいは図７に示すような種々の構成のいわゆるパラレル型のハイブリッド車両１にも適用可能である。
図６に示すハイブリッド車両１は、エンジン２の動力が第１の変速機１５および出力軸１６を介して駆動輪５に伝達されるとともに、モータ・ジェネレータ３の動力が第２の変速機１７およびギヤ１８を介して出力軸１６に伝達されさらに前記駆動輪５に伝達されるようになっている。このハイブリッド車両１においても、エンジン２とモータ・ジェネレータ３のいずれか一方の動力あるいは両方の動力を車両の推進力とすることができ、モータ・ジェネレータ３の温度に応じて第２の変速機１７の変速比を変更することによりモータ・ジェネレータ３の出力軸３ａの回転数を変更し、モータ・ジェネレータ３の運転点を高回転低トルク側に変更してモータ・ジェネレータ３の過熱を防止することができる。
【００２５】
図７に示すハイブリッド車両１は、エンジン２の動力は第１の変速機２１および出力軸２２を介して前輪（車輪）２３に伝達され、モータ・ジェネレータ３の動力は第２の変速機２４および出力軸２５を介して後輪（車輪）２６に伝達される。つまり、このハイブリッド車両１では、前後輪の全てが駆動輪とされており、前輪２３はエンジン２で駆動され、後輪２６はモータ・ジェネレータ３で駆動されるように構成されている。このハイブリッド車両１においても、エンジン２とモータ・ジェネレータ３のいずれか一方の動力あるいは両方の動力を車両の推進力とすることができ、モータ・ジェネレータ３の温度に応じて第２の変速機２４の変速比を変更することによりモータ・ジェネレータ３の出力軸３ａの回転数を変更し、モータ・ジェネレータ３の運転点を高回転低トルク側に変更してモータ・ジェネレータ３の過熱を防止することができる。なお、このハイブリッド車両１の場合、前記二つの動力源と前後輪の連結を逆にし、エンジン２の動力を後輪２６に伝達し、モータ・ジェネレータ３の動力を前輪２３に伝達するようにしてもよい。
また、図６あるいは図７に示すように構成されたハイブリッド車両１の場合には、エンジン２の回転数を変更することなく、モータ・ジェネレータ３の回転数だけを変更することができる。
なお、図６および図７においては、ＰＤＵやＥＣＵ等の制御系の構成を省略している。
【００２６】
〔第２の実施の形態〕
次に、この発明に係るハイブリッド車両の第２の実施の形態を図８の図面を参照して説明する。
図８は、第２の実施の形態におけるハイブリッド車両１の動力伝達系の概略構成図である。
第２の実施の形態のハイブリッド車両１が第１の実施の形態のものと相違する点は以下の通りである。
このハイブリッド車両１では、モータ・ジェネレータ３と変速機４の間に、ロックアップクラッチ３１を備えたトルクコンバータ３２が設けられている。周知のように、トルクコンバータ５は、ロックアップクラッチ３１を解放した状態において、モータ・ジェネレータ３の出力軸３ａと変速機４の入力軸４ａとの間のトルク伝達を流体を介して行うものであり、ロックアップクラッチ３１を係合させると、モータ・ジェネレータ３の出力軸３ａと変速機４の入力軸４ａは実質的に直結された状態となり、前記流体によらず出力軸３ａと入力軸４ａの間で直接的にトルク伝達が行われる。
【００２７】
また、ロックアップクラッチ３１の締結度合いはロックアップクラッチ３１の作動油圧を制御することにより可変にされており、前記作動油圧はＥＣＵ９の指令に基づいて油圧回路３３によって制御される。
その他の構成については第１の実施の形態のものと同じであるので、同一態様部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００２８】
次に、第２の実施の形態におけるハイブリッド車両の作用を説明する。
前述した第１の実施の形態では、モータ・ジェネレータ３の温度が上昇した時に変速機４の変速比を変更することによりモータ・ジェネレータ３の出力軸３ａの回転数を変更し、モータ・ジェネレータ３の運転点を高回転低トルク側に変更してモータ・ジェネレータ３の過熱を防止したが、この第２の実施の形態では、モータ・ジェネレータ３の温度が上昇した時に変速機４の変速比は変更しないで、ロックアップクラッチ３１の締結度合いを弱めることにより、モータ・ジェネレータ３の出力軸３ａの回転数を増大させ、これにより、モータ・ジェネレータ３に流れる電流を下げ、モータ・ジェネレータ３の運転点を出力を変更することなく定常温度時よりも高回転低トルク側に変更して、モータ・ジェネレータ３の発熱を抑制し、過熱を防止する。
【００２９】
また、この第２の実施の形態の場合には、モータ・ジェネレータ３の温度が高くなるにしたがって、ロックアップクラッチ３１の締結度合いを弱めるように制御することも可能である。このようにすると、ロックアップクラッチ３１の締結度合いを弱めれば弱めるほどモータ・ジェネレータ３の回転数を高くすることができ、すなわち、ロックアップクラッチ３１の締結度合いを制御することでモータ・ジェネレータ３の回転数の増大量を制御することができる。
また、この第２の実施の形態も、第１の実施の形態の場合と同様に、図６あるいは図７に示すような種々の構成のいわゆるパラレル型のハイブリッド車両１に適用可能である。
【００３０】
〔他の実施の形態〕
尚、この発明は前述した実施の形態に限られるものではない。
例えば、前述した実施の形態では、モータ・ジェネレータ３の温度を検出する温度検出手段としてモータ温度センサを用い、巻線の温度を直接検出するようにしたが、温度検出手段は、過去のモータ・ジェネレータ３の使われ方からモータ・ジェネレータ３の温度を推定するように構成することも可能である。つまり、温度検出手段は、モータ・ジェネレータ３の温度を直接的に検出するものであってもよいし、間接的に検出するものであってもよい。
また、変速機は、無段変速機に限るものではなく、有段変速機を採用することも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項１から請求項３に記載した発明によれば、電動機の出力を制限することなく電動機の発熱量を減らすことができるので、電動機の過熱を防止することができるという優れた効果が奏される。
また、請求項２に記載した発明によれば、電動機の温度が高い時ほど電動機の回転数を高くして発熱量を減らすことができるので、電動機の過熱を確実に防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るハイブリッド車両の第１の実施の形態における動力伝達系の概略構成図である。
【図２】モータ・ジェネレータのトルクと回転数の関係を示すＴ−Ｎ特性図である。
【図３】前記第１の実施の形態におけるＮＤＲＣＭＤ算出処理を示すフローチャートである。
【図４】ＮＤＲＣＭＤ算出処理において使用されるＴＮＤＲＣＭＤマップの一例を示す図である。
【図５】ＴＮＤＲＣＭＤマップの他の例を示す図である。
【図６】前記第１の実施の形態におけるハイブリッド車両の動力伝達系の他の構成例を示す図である。
【図７】前記第１の実施の形態におけるハイブリッド車両の動力伝達系のさらに別の構成例を示す図である。
【図８】この発明に係るハイブリッド車両の第２の実施の形態における動力伝達系の概略構成図である。
【符号の説明】
１  ハイブリッド車両
２  エンジン
３  モータ・ジェネレータ（電動機）
４  変速機
５ａ  アクスルシャフト（出力軸）
１４  モータ温度センサ（温度検出手段）
３１  ロックアップクラッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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