(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、モータと、前記モータに給電しかつモータで発電した電力を充電できる蓄電装置とを備えるとともに、前記エンジンの駆動力による走行と前記モータの駆動力による走行とが可能なハイブリッド車の制御装置において、
前記モータを駆動力源として走行している際の前記モータと蓄電装置との間の電流値を時間ごとに積算し、
車速が高車速ほど前記電流値の積算値を増大させるように前記積算値を変更し、もしくは前記電流値の積算値についての判定閾値を小さくするように前記判定閾値を設定する評価関数を求め、
前記評価関数によって前記車速に応じた値に変更された前記積算値が予め定めた閾値を超えた場合、もしくは前記評価関数によって設定された前記判定閾値を前記電流値の積算値が超えた場合に前記エンジンを始動させる
ように構成されていることを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンとモータとを備えたハイブリッド車を対象とする制御装置に関し、特にモータのみによる走行も可能なハイブリッド車の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータのみによる走行（ＥＶ走行）が可能なハイブリッド車の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された車両では、ＥＶ走行を行ってモータの温度が上昇し、その温度が冷却開始温度を超えた場合、ウォーターポンプを起動し、その状態でモータの温度が基準温度以上であれば、エンジンを始動してハイブリッド走行を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−４０３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記モータの温度は、ＥＶ走行を継続することにより上昇するものの、温度の上昇傾向は走行状態などによって異なる。しかしながら、従来では、走行状態あるいはモータの駆動状態を考慮した冷却制御とはなっていないので、冷却を的確に行うことができない場合が生じる可能性があった。また、特許文献１に記載された装置では、ウォーターポンプを起動して冷却を開始するとともにモータ温度を検出し、その検出された温度が基準温度未満か否かを判断しているので、モータ温度が低下傾向にあるにも拘わらず基準温度以上になっていることの判定が成立してしまうことがある。そのため、ハイブリッド走行の頻度が高くなり、ＥＶ走行できる期間が短縮されてしまう可能性がある。
【０００５】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、モータやモータに関連する機器の温度上昇を抑制して、モータのみを駆動力源とするＥＶ走行を可及的に可能にするハイブリッド車の制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンと、モータと、前記モータに給電しかつモータで発電した電力を充電できる蓄電装置とを備えるとともに、前記エンジンの駆動力による走行と前記モータの駆動力による走行とが可能なハイブリッド車の制御装置において、前記モータを駆動力源として走行している際の前記モータと蓄電装置との間の電流値を時間ごとに積算し、車速が高車速ほど前記電流値の積算値を増大させるように前記積算値を変更し、もしくは前記電流値の積算値についての判定閾値を小さくするように前記判定閾値を設定する評価関数を求め、前記評価関数によって前記車速に応じた値に変更された前記積算値が予め定めた閾値を超えた場合、もしくは前記評価関数によって設定された前記判定閾値を前記電流値の積算値が超えた場合に前記エンジンを始動させるように構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、モータを駆動力源として走行している場合に、蓄電装置からモータに供給される電流値およびモータが発電して蓄電装置に充電される電流値が時間ごとに積算され、その電流値の積算値もしくはこれを変更した値が、所定の閾値と比較される。その積算値は、評価関数によって変更し、あるいは閾値は評価関数によって設定される。具体的には、車速が高車速ほど、積算値が増大させられ、あるいは閾値が小さい値に設定される。そして、評価関数によって変更された積算値が所定の閾値を超え、あるいは評価関数によって設定された閾値を電流値の積算値が超えた場合に、モータを駆動源とする走行状態からエンジンを始動する走行状態に変更させられる。したがって、高車速ほど、エンジンが始動されやすくなる。モータを駆動力源として高車速で走行すると、モータやモータに関連する電気機器の温度が上昇しやすくなるのに対して、エンジンを始動しやすくなるので、モータや電気機器での発熱あるいは熱負荷が抑制され、その結果、モータを駆動力源とすることの制約が少なくなって、モータを駆動力源とする走行の頻度を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施例で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２】この発明の実施例における評価関数の一例を示す線図である。
【図３】この発明の実施例による制御を行った場合の評価関数値およびエンジン始動要求の変化の一例を示すタイムチャートである。
【図４】この発明の実施例における評価関数の他の例を示す線図である。
【図５】この発明の実施例による制御を行った場合の走行モードおよび蓄電装置からの出力の変化の一例を示すタイムチャートである。
【図６】この発明の実施例で対象とすることのできるハイブリッド車におけるパワートレーンを示すスケルトン図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明の実施例で対象とするハイブリッド車は、エンジンとモータとを駆動力源として備え、モータのみの駆動力によって走行することも可能なハイブリッド車であり、そのパワートレーンの一例を図６に模式的に示してある。図６において、エンジン（ＥＮＧ）１と第１モータ（ＭＧ１）２とが動力分割機構３に連結されている。動力分割機構３は、三つの回転要素によって差動作用を行う機構であって、図６に示す例では遊星歯車機構が採用されている。第１回転要素（例えばキャリヤ４）にエンジン１が捩り振動低減用のばねダンパ機構５を介して連結されている。また、第２回転要素（例えばサンギヤ６）に第１モータ（第１モータ・ジェネレータ：ＭＧ１）２が連結されている。第３回転要素（例えばリングギヤ７）が出力部材とされていて出力ギヤ８が一体化されている。
【００１０】
エンジン１は、複数気筒のレシプロエンジンであり、その出力軸（クランク軸）９の逆回転を阻止する一方向クラッチ１０が設けられている。この一方向クラッチ１０は、第１モータ・ジェネレータ２が走行のためのトルク（負回転方向のトルク）を出力する際にエンジン１の逆回転を止めてキャリヤ４に反力トルクを与えるためのものである。
【００１１】
ばねダンパ機構５は、エンジン１のトルクが伝達される駆動側部材とキャリヤ４に連結されている従動側部材とを、回転方向に向けて配置されたコイルスプリングによって連結した周知の構成のダンパ機構である。第１モータ・ジェネレータ２は、発電機能を有するモータであって、動力分割機構３を介してエンジン１の動力の一部が伝達されるとともに、発電に伴う負トルク（回転を止める方向のトルク）をサンギヤ６に伝達してエンジン回転数を適宜に制御するようになっている。
【００１２】
出力ギヤ８にカウンタドリブンギヤ１１が連結されており、このカウンタドリブンギヤ１１と同軸上に設けられたカウンタドライブギヤ１２が、デファレンシャルギヤ１３におけるリングギヤ１４に噛み合っている。また、第２モータ（第２モータ・ジェネレータ：ＭＧ２）１５のロータ軸に取り付けたドライブギヤ１６がカウンタドリブンギヤ１１に噛み合っている。すなわち、第２モータ・ジェネレータ１５のトルクを、出力ギヤ８から駆動輪１７に伝達されるトルクに加減するように構成されている。第２モータ・ジェネレータ１５は、前述した第１モータ・ジェネレータ２と同様に発電機能のあるモータであって、正負いずれのトルクも出力できるようになっている。なお、各モータ・ジェネレータ２，１５は、インバータや蓄電装置を有する電源部１８に接続されている。そして、エンジン１の起動や停止、あるいはトルクを制御し、また各モータ・ジェネレータ２，１５のトルクなどを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）１９が設けられている。ＥＣＵ１９は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや記憶しているデータを使用して演算を行い、演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。
【００１３】
上記のハイブリッド車は、エンジン１が出力する動力によって走行するモード（ＨＶモード）と電源部１８の電力でモータを駆動して走行するモード（ＥＶモード）とが可能である。各モードについて簡単に説明すると、ＨＶモードでは、エンジン１が出力した動力が動力分割機構３によって第１モータ・ジェネレータ２と出力ギヤ８とに分割される。第１モータ・ジェネレータ２は発電機として機能するように制御されてサンギヤ６に反力トルクを加える。その結果、エンジン１の回転数が燃費の良好な回転数に制御される。第１モータ・ジェネレータ２によって発電された電力は、第２モータ・ジェネレータ１５に供給されて第２モータ・ジェネレータ１５がモータとして機能し、第１モータ・ジェネレータ２によって電力に変換された動力を、再度、機械的な動力に変換する。
【００１４】
ＥＶモードは第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ１５を駆動力源とする走行モードであり、電源部１８の蓄電装置から出力された電力によって各モータ・ジェネレータ２，１５がモータとして駆動され、その出力トルクによって走行する。その場合、エンジン１およびこれに連結されたキャリヤ４の負回転方向（エンジン１が定常的に回転する方向とは反対方向）の回転が一方向クラッチ１０によって阻止され、その状態で第１モータ・ジェネレータ２が負回転方向にトルクを出力する。その結果、リングギヤ７およびこれと一体の出力ギヤ８が正回転方向に回転する。第１モータ・ジェネレータ２のトルクがこのように出力ギヤ８から出力され、また第２モータ・ジェネレータ１５が正回転方向のトルクを出力するので、これら二つのモータ・ジェネレータ２，１５の駆動力でハイブリッド車が前進走行する。なお、制動時には、第２モータ・ジェネレータ１５が発電を行って、その際の負トルク（回転を止める方向のトルク）が制動トルクとして作用し、発電された電力は蓄電装置に充電される。また、ＥＶモードでは、第２モータ・ジェネレータ１５のみを駆動力源としてもよい。
【００１５】
ＥＶモードでは、モータ・ジェネレータ１５（または２）と蓄電装置との間で多量の電流が流れるので、モータ・ジェネレータ１５，２のみならず電源部１８やケーブルなどの電気機器の温度が高くなりやすい。この発明の実施例における制御装置では、温度が過度に高くなることによるモータ１５，２や電気機器の損傷あるいは耐久性の低下を抑制し、かつＥＶモードを可及的に可能にするために、以下に説明する制御を実行するように構成されている。図１はその制御例を説明するためのフローチャートであって、先ず、ＥＶモードが設定されているか否かが判断される（ステップＳ１）。このステップＳ１で否定的に判断された場合には特に制御を行うことなくリターンする。また、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、時間ごとの電流値が積算される（ステップＳ２）。この電流値は、要は、ＥＶモードで走行のために使用されているモータ・ジェネレータ１５（または２）と蓄電装置との間で流れる電流の検出値であり、蓄電装置から放電される電流および蓄電装置に充電される電流の両方である。また、積算は、各モータ・ジェネレータ１５，２ごとに行ってもよく、また電流が流れるケーブルや電気機器ごとに行ってもよい。さらに、時間ごとの積算は、電流値とその電流値の継続時間との積を逐次加算することによって行うことができる。
【００１６】
ついで、評価関数Ｆが設定される（ステップＳ３）。評価関数Ｆは、ハイブリッド車の走行状態に基づいて上記の積算値を評価し、あるいは重み付けするための数的処理であり、一例を挙げると、車速Ｖに応じて積算値を変化もしくは補正する処理であり、図２に線図で示してある。ここに示す例は、車速Ｖが高車速ほど、積算値を大きくして、その結果の値を制御のための積算値（評価関数値Ｆ）とする処理である。なお、積算値を車速Ｖに応じて大きくする処理は、積算値自体を補正する処理であってもよく、あるいは時々刻々の電流値を車速Ｖに応じて補正する処理であってもよい。
【００１７】
こうして得られた電流値の積算値（評価関数値Ｆ）が予め定めた閾値αより大きいか否かが判断される（ステップＳ４）。その閾値αは、モータ・ジェネレータ１５，２や電気機器の熱的要因（もしくは温度要因）でモータ・ジェネレータ１５，２をモータとして駆動することが制約されないように実験やシミュレーションなどによって定めた値である。したがって、例えば、溶損や機能不全などが生じないように定めた上限温度に相当する値より小さい値が採用される。
【００１８】
ステップＳ４で肯定的に判断された場合、すなわち積算値（評価関数値Ｆ）が予め定めた閾値αより大きい場合には、エンジン１を始動する制御が実行され（ステップＳ５）、リターンする。エンジン１が始動されると、前述したＨＶモードに切り替わり、エンジン１が出力するトルクの一部が動力分割機構３を介して出力ギヤ８から出力され、また他のトルクで第１モータ・ジェネレータ２が駆動されて第１モータ・ジェネレータ２が発電し、その電力によって第２モータ・ジェネレータ１５が駆動させられ、駆動トルクを出力する。この場合、走行トルクの一部は、電力に変換されることなく駆動輪１７に伝達されるので、各モータ・ジェネレータ１５，２と電源部１８との間で流れる電流は、ＥＶモードの時よりも少なくなり、各モータ・ジェネレータ１５，２や電気機器の発熱量が少なくなる。モータ・ジェネレータ１５，２や電気機器は、常時、放熱し、また所定の冷却手段（図示せず）によって冷却されているので、発熱量が少なくなることにより温度上昇が少なくなり、あるいは温度が下がる。したがって、蓄電装置の充電残量（ＳＯＣ）が十分に高く、また要求駆動量が少ないなどのＥＶモードを設定する条件が成立すると、熱的もしくは温度の点での制約がないことにより、直ちにＥＶモードを設定することができ、その結果、電力を有効に利用して走行する頻度を高くすることが可能になる。
【００１９】
一方、前記積算値（評価関数値Ｆ）が予め定めた閾値α以下であることによりステップＳ４で否定的に判断された場合には、ＥＶモードが継続され（ステップＳ６）、リターンする。モータ・ジェネレータ１５，２や電気機器などの温度が過度に上昇する可能性がないからである。
【００２０】
図３は上記の制御を行った場合のエンジン（ＥＮＧ）１の始動要求の変化を示すタイムチャートの一例であり、ＥＶモードで走行し、その車速が増大すると発熱量が増大し、また車速が増大することにより前述した評価関数値Ｆが増大する。その評価関数値Ｆが前述した閾値αに達すると（ｔ1 時点）、エンジン始動要求がＯＦＦからＯＮに切り替わり、エンジン１が始動される。エンジン１を駆動して走行するＨＶモードでは、電流量が減少するので、評価関数値Ｆが時間の経過によって低下する。そして、評価関数値Ｆが前述した閾値αより小さい他の閾値βにまで低下すると（ｔ2 時点）、エンジン１の始動要求がＯＦＦとなってエンジン１が停止させられる。なお、前記他の閾値βは、エンジン１の始動要求がＯＦＦとＯＮとの繰り返し変化すること（チャタリング）を防止するために、閾値αに対して所定のヒステリシスを設けて設定した、エンジン１の停止を判定するための閾値である。こうしてエンジン１を停止した際に、ＥＶモードのための他の所定の条件が成立していれば、ＥＶモードが設定される。
【００２１】
この発明の実施例においては、評価関数ＦはＥＶモードで走行している際にエンジン１の始動を判定する閾値αを車速に応じて変化させる関数であってもよい。図４はその一例を示しており、ここに示す閾値αは、車速Ｖが予め定めた車速以下では所定値に維持され、車速が更に高車速の他の所定車速までは、車速の増大に従って小さい値になり、それ以上の車速は、低車速の場合の値より小さい一定値に維持される。このような評価関数であれば、ＥＶモードで高車速で走行している場合、モータ・ジェネレータ１５，２に流れる電流が多くなるのに加えて、エンジン１の始動を判定する閾値が小さくなる。その結果、温度が上昇しやすい走行状態においては、温度の検出値が実際に高くなるのに先立って、温度の上昇を判定してエンジン１を始動することになる。そのため、モータ・ジェネレータ１５，２や各種電気機器の温度が高くなる時点にはエンジン１が始動されて電流値が下げられ、温度が過度に高くなることが回避される。また、ＥＶモードを設定する所定の条件が成立した場合には、熱的制約あるいは温度の点での制約がないことにより、直ちにＥＶモードに切り替えることが可能になってＥＶモードを設定する頻度を高くすることができる。
【００２２】
図５はその状況を説明するためのタイムチャートであり、温度の検出値Ｔi 、運転モード（ＥＶ，ＨＶ）、および蓄電装置からの出力Ｗout の変化を示している。先ず、評価関数を用いない従来例について説明する。ＥＶモードで走行していることにより温度の検出値Ｔi が次第に増大し、その値が設計上許容される上限値Ａに達すると（ｔ11時点）、エンジン１を始動する判断が成立する。そのため、蓄電装置からの出力Ｗout が制限され（ｔ12時点）、またエンジン１の始動指令信号が出力されてエンジン１が始動される（ｔ13時点）。これに対して、この発明の実施例による制御では、車速Ｖに応じた閾値αが設定され、その値は、温度に換算した場合には、上記の温度についての上限値Ａより小さい値となる。したがって、温度の検出値が上記の上限値Ａより低い温度に達した時点ｔ10にエンジン１を始動する判定が成立し、エンジン１が始動される。これを図５には破線で示してある。その結果、発熱量および温度の上昇が抑制されるので、蓄電装置からの出力Ｗout が特には制限されない。すなわち、ＥＶモードを設定する所定の条件が成立した場合には、熱的制約あるいは温度の点での制約がないことにより、直ちにＥＶモードに切り替えることが可能になってＥＶモードを設定できる頻度を高くすることができる。
【００２３】
なお、この発明は上述した実施例に限定されないのであり、特許請求の範囲に記載された構成の範囲で適宜に変更することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１…エンジン（ＥＮＧ）、  ２…第１モータ（ＭＧ１）、  ３…動力分割機構、  ４…第１回転要素（キャリヤ）、  ５…ばねダンパ機構、  ６…第２回転要素（サンギヤ）、  ７…第３回転要素（リングギヤ）、  ８…出力ギヤ、  １０…一方向クラッチ、  １５…第２モータ（第２モータ・ジェネレータ：ＭＧ２）、  １８…電源部、  １９…電子制御装置（ＥＣＵ）。
【図１】
0006314894.tif 000002
【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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