(57)【要約】【課題】限られた状況に対応するための高い冷却性能を電動機に備えなくても、電動機の温度が上限温度を超えることを抑制して適切に電動機を保護する制御を行うことができるハイブリッド車両用制御装置を実現する。【解決手段】電動機Ｍの状態が予め定められたゼロトルク制御実行条件を満たす場合に電動機Ｍの出力トルクをゼロにするゼロトルク制御を行うゼロトルク制御部１３と、電動機Ｍの状態が、当該電動機Ｍの温度が所定の上限温度に達する可能性がある特定昇温状態であることを判定する昇温判定部１５と、電動機Ｍのゼロトルク制御が実行されており、且つ昇温判定部１５により特定昇温状態であることが判定されたことを条件として、発電機Ｇに発電を行わせて蓄電装置Ｂ１を充電し、電源電圧を上昇させる電圧上昇制御を行う電圧上昇制御部１７と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動力源としての内燃機関及び電動機と、前記電動機の電源電圧を供給する蓄電装置と、前記内燃機関により駆動されて発電する発電機と、を備えたハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両用制御装置であって、
前記電動機の状態が予め定められたゼロトルク制御実行条件を満たす場合に前記電動機の出力トルクをゼロにするゼロトルク制御を行うゼロトルク制御部と、
前記電動機の状態が、当該電動機の温度が所定の上限温度に達する可能性がある特定昇温状態であることを判定する昇温判定部と、
前記電動機の前記ゼロトルク制御が実行されており、且つ前記昇温判定部により前記特定昇温状態であることが判定されたことを条件として、前記発電機に発電を行わせて前記蓄電装置を充電し、前記電源電圧を上昇させる電圧上昇制御を行う電圧上昇制御部と、
を備えたハイブリッド車両用制御装置。
【請求項２】
前記昇温判定部は、前記電動機の温度が、前記上限温度より低い温度に設定された判定温度に達した場合に、前記特定昇温状態であると判定する請求項１に記載のハイブリッド車両用制御装置。
【請求項３】
前記昇温判定部は、前記電動機の温度が前記上限温度より低い温度に設定された判定温度以上である状態が、予め定められた時間継続した場合に、前記特定昇温状態であると判定する請求項１に記載のハイブリッド車両用制御装置。
【請求項４】
前記判定温度は、前記上限温度に対して所定の余裕値だけ低い温度に設定され、
前記余裕値は、前記電圧上昇制御によって前記電源電圧を予め定められた下限電圧から上限電圧まで上昇させるのに要する時間内で前記電動機の温度が上昇し得る上昇幅の最大値以上の値に設定されている請求項２又は３に記載のハイブリッド車両用制御装置。
【請求項５】
前記判定温度は、前記電源電圧が高くなるに従って高い温度に設定されている請求項２又は３に記載のハイブリッド車両用制御装置。
【請求項６】
前記判定温度は、前記上限温度に対して所定の余裕値だけ低い温度に設定され、
前記余裕値は、前記電源電圧が高くなるに従って少なくなる値であって、前記電圧上昇制御によって前記電源電圧を上限電圧まで上昇させるのに要する時間内で前記電動機の温度が上昇し得る上昇幅の最大値以上の値に設定されている請求項５に記載のハイブリッド車両用制御装置。
【請求項７】
前記昇温判定部は、前記電動機が、予め定められた判定回転速度以上の回転速度で回転する状態を予め定められた時間継続した場合に、前記特定昇温状態であると判定する請求項１から６のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用制御装置。
【請求項８】
前記判定回転速度は、連続運転可能回転速度以上の回転速度に設定され、
前記連続運転可能回転速度は、前記電源電圧が予め定められた下限電圧である状態において前記電動機の発熱量と冷却性能とが均衡する回転速度である請求項７に記載のハイブリッド車両用制御装置。
【請求項９】
前記電圧上昇制御部は、前記電源電圧が、予め定められた上限電圧に達したときに前記電圧上昇制御を終了する請求項１から８のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用制御装置。
【請求項１０】
前記ゼロトルク制御実行条件は、前記電動機の回転速度が所定の出力限界回転速度を超えていること、及び前記電動機の温度が所定の出力限界温度を超えていること、の少なくとも一方である請求項１から９のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用制御装置。
【請求項１１】
前記ハイブリッド車両は、
前記内燃機関が、変速機構を含む駆動伝達機構を介して車輪に駆動連結され、
前記電動機が、前記駆動伝達機構のいずれかの回転要素に対して、常に駆動力を伝達する状態で駆動連結され、
前記発電機が、前記内燃機関に駆動連結された構成を備えている請求項１から１０のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動力源としての内燃機関及び電動機と、前記電動機の電源電圧を供給する蓄電装置と、前記内燃機関により駆動されて発電し、前記蓄電装置を充電可能な発電機と、を備えたハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、駆動力源としてエンジンと回転電機とを併用することにより、エンジンの燃費向上及び排出ガスの低減を図ることのできるハイブリッド車両が普及してきている。このようなハイブリッド車両に用いる駆動装置の一例として、例えば、下記の特許文献１に記載されたような、いわゆるパラレル方式のハイブリッド車両用の駆動装置が知られている。この駆動装置は、内燃機関及び電動機を駆動力源として備え、電動機が基本的に内燃機関の回転速度に比例する回転速度で回転するように駆動連結されていると共に、これらの駆動力源の回転を変速機により変速して車輪側へ出力する構成を備えている。また、この駆動装置は、電動機の回転を減速して変速機入力軸に伝達するための減速機構と、内燃機関を変速機入力軸から選択的に切り離すことができるクラッチと、を備えている。
【０００３】
このような特許文献１に記載された駆動装置では、電動機を変速機入力軸から切り離すことができない構成となっているため、内燃機関による車両の駆動中、電動機は常に内燃機関の回転速度に比例する回転速度で回転することになる。従って、内燃機関が時間的に連続して高回転になる状況、例えば高車速走行時には、電動機も高回転で連続的に運転されることとなり、電動機の温度上昇を招く場合がある。このような場合に、電動機による車両駆動力の補助を止め、電動機の出力トルクをゼロとする電動機のゼロトルク制御を行うことにより、電動機の温度上昇を抑制する場合がある。
【０００４】
ところで、上記のように、高回転域において電動機のゼロトルク制御を行う構成であっても、電動機のロータに内蔵される永久磁石が回転して磁界変化を生じさせるために、ステータコアにおいて鉄損が生じる。この鉄損は、電動機の回転速度が高くなるに従って増加する。また、電動機の回転速度が高くなるに従って誘起電圧が高くなるが、誘起電圧が電源電圧を超えると、電動機を適切に制御することができなくなる。そこで、誘起電圧が電源電圧を超える回転域では、誘起電圧を電源電圧以下に抑えるために電動機の界磁磁束を弱める弱め界磁制御が行われる。しかし、弱め界磁制御を行うためには、ステータコイルに弱め界磁電流を流す必要があるため、電動機の回転速度が高くなって弱め界磁電流が増加するに従って、ステータコイルにおける銅損が増加する。
【０００５】
上記のように、電動機の回転速度が高くなり、鉄損及び銅損が増加すると、電動機からの発熱量が大きくなる。そして、電動機からの発熱量が当該電動機の冷却性能を超えると、電動機の温度が上昇する。電動機を構成するコイルの絶縁材等には許容される上限温度が存在するため、電動機の温度がこの上限温度を超えないようにする必要がある。車両側から要求される電動機の最高回転速度での発熱量に合わせた冷却性能を電動機に備えさせるためには、冷媒の循環構造を複雑なものにするなど高性能な冷却構造を備え、或いはコイル断面積を大きくして銅損を減らすために電動機の体格を大型化する等の対応が必要となる。しかし、このような対応は、電動機、ひいてはハイブリッド車両の高コスト化や重量増の要因となる。一方、電動機が最高回転速度付近で回転する状態がある程度の時間継続する状況は、最高車速付近の車速で長時間走行するといったような限られた状況でしか起こり得ない。このような限られた状況に対応するために、高い冷却性能を持つ電動機を採用することは、ハイブリッド車両の軽量化や低コスト化の妨げとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１３２８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、限られた状況に対応するための高い冷却性能を電動機に備えなくても、電動機の温度が上限温度を超えることを抑制して適切に電動機を保護する制御を行うことができるハイブリッド車両用制御装置の実現が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る、車両の駆動力源としての内燃機関及び電動機と、前記電動機の電源電圧を供給する蓄電装置と、前記内燃機関により駆動されて発電する発電機と、を備えたハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両用制御装置の特徴構成は、前記電動機の状態が予め定められたゼロトルク制御実行条件を満たす場合に前記電動機の出力トルクをゼロにするゼロトルク制御を行うゼロトルク制御部と、前記電動機の状態が、当該電動機の温度が所定の上限温度に達する可能性がある特定昇温状態であることを判定する昇温判定部と、前記電動機の前記ゼロトルク制御が実行されており、且つ前記昇温判定部により前記特定昇温状態であることが判定されたことを条件として、前記発電機に発電を行わせて前記蓄電装置を充電し、前記電源電圧を上昇させる電圧上昇制御を行う電圧上昇制御部と、を備えた点にある。
【０００９】
この特徴構成によれば、ゼロトルク制御中に電動機の温度が所定の上限温度に達する可能性がある場合に、蓄電装置を充電して電源電圧を上昇させる電圧上昇制御を行うことで、電動機の回転速度が高い状況でステータコイルに流す弱め界磁電流を減少させることができる。これにより、電動機のステータコイルにおいて発生する銅損を減少させ、電動機の温度上昇を抑制することができる。従って、例えば最高車速付近の車速で長時間走行するといったような、限られた状況に対応するための高い冷却性能を電動機に備えなくても、電動機の温度が上限温度を超えることを抑制して適切に電動機を保護する制御を行うことができる。従って、車両側から要求される電動機の最高回転速度での発熱量に合わせた冷却性能を電動機に備えさせる場合に比べて、電動機を小型化、低コスト化することが可能となり、ハイブリッド車両の軽量化や低コスト化が容易となる。
【００１０】
ここで、前記昇温判定部は、前記電動機の温度が、前記上限温度より低い温度に設定された判定温度に達した場合に、前記特定昇温状態であると判定する構成であると好適である。
【００１１】
電動機からの発熱量が当該電動機の冷却性能を超えた状態が継続すると、電動機の温度は次第に上昇し、最終的には上限温度に達する。この構成によれば、電動機の温度が上限温度に達する前に適切に特定昇温状態であることを判定することができる。従って、電動機の温度が上限温度に達する前に電圧上昇制御を行って電動機の温度上昇を抑制することができ、適切に電動機を保護することができる。
【００１２】
また、前記昇温判定部は、前記電動機の温度が前記上限温度より低い温度に設定された判定温度以上である状態が、予め定められた時間継続した場合に、前記特定昇温状態であると判定する構成であると好適である。
【００１３】
電動機からの発熱量が当該電動機の冷却性能を超えると電動機の温度は上昇するが、当該温度上昇が短時間であって直ぐに電動機の温度が低下する場合には、電動機の温度が上限温度に達することはない。そこで、この構成によれば、電動機の温度変化に基づいて、電動機の温度が上限温度に達する可能性が高い場合にのみ特定昇温状態であると判定することができる。従って、無駄に電圧上昇制御を行うことを抑制して、車両の回生制動による充電機会を確保しつつ、電動機の温度が上限温度に達する前に電動機の温度上昇を抑制する制御を行い、適切に電動機を保護することができる。
【００１４】
また、前記判定温度は、前記上限温度に対して所定の余裕値だけ低い温度に設定され、前記余裕値は、前記電圧上昇制御によって前記電源電圧を予め定められた下限電圧から上限電圧まで上昇させるのに要する時間内で前記電動機の温度が上昇し得る上昇幅の最大値以上の値に設定されていると好適である。
【００１５】
この構成によれば、電動機の温度が判定温度に達したことに基づいて特定昇温状態であると判定する構成において、電動機の温度が上限温度に達する前に電源電圧を上限電圧まで上昇させて電動機の温度上昇を抑制することができるように、判定温度を適切に設定することができる。従って、電圧上昇制御を有効に実行して適切に電動機を保護することができる。
【００１６】
また、前記判定温度は、前記電源電圧が高くなるに従って高い温度に設定されていると好適である。
【００１７】
電圧上昇制御は電源電圧が上限電圧まで上昇した時点で終了せざるを得ないが、当該電圧上昇制御によって電源電圧を上限電圧まで上昇させるのに要する時間は、その時点の電源電圧によって異なる。すなわち、電源電圧が高くなるに従って電圧上昇制御によって電源電圧を上限電圧まで上昇させるのに要する時間は短くなる。そのため、判定温度を、電源電圧が高くなるに従って高い温度に設定することにより、当該電源電圧に応じて判定温度を適切に設定することができる。従って、電圧上昇制御を有効に実行して適切に電動機を保護することができる。
【００１８】
また、前記判定温度は、前記上限温度に対して所定の余裕値だけ低い温度に設定され、前記余裕値は、前記電源電圧が高くなるに従って少なくなる値であって、前記電圧上昇制御によって前記電源電圧を上限電圧まで上昇させるのに要する時間内で前記電動機の温度が上昇し得る上昇幅の最大値以上の値に設定されていると好適である。
【００１９】
この構成によれば、電源電圧が高くなるに従って判定温度を高い温度に設定しても、電動機の温度が上限温度に達する前に電源電圧を上限温度まで上昇させることができる。そして、このように判定温度を設定することにより、電源電圧に応じて電圧上昇制御の実行を可能な限り遅らせることができる。よって、この構成によれば、車両の回生制動による充電機会を確保しつつ、電動機の温度が上限温度に達する前に電動機の温度上昇を抑制する制御を行い、適切に電動機を保護することができる。
【００２０】
また、前記昇温判定部は、前記電動機が、予め定められた判定回転速度以上の回転速度で回転する状態を予め定められた時間継続した場合に、前記特定昇温状態であると判定する構成であると好適である。
【００２１】
上記のように、電動機の回転速度が高くなると、鉄損及び銅損が増加して電動機からの発熱量が大きくなる。そして、電動機からの発熱量が当該電動機の冷却性能を超えると、電動機の温度が上昇する。この構成によれば、電動機の回転速度が所定の判定回転速度以上である状態が所定時間継続したことに基づいて、特定昇温状態であるか否かを適切に判定することができる。従って、電動機の温度が上限温度に達する前に電圧上昇制御を行って電動機の温度上昇を抑制することができ、適切に電動機を保護することができる。
【００２２】
また、前記判定回転速度は、連続運転可能回転速度以上の回転速度に設定され、前記連続運転可能回転速度は、前記電源電圧が予め定められた下限電圧である状態において前記電動機の発熱量と冷却性能とが均衡する回転速度であると好適である。
【００２３】
この構成によれば、電動機からの発熱量が当該電動機の冷却性能を超えて電動機の温度が上昇を開始する回転速度を基準として判定回転速度を適切に設定することができる。これにより、特定昇温状態であるか否かを適切に判定することが可能となる。
【００２４】
また、前記電圧上昇制御部は、前記電源電圧が、予め定められた上限電圧に達したときに前記電圧上昇制御を終了する構成であると好適である。
【００２５】
この構成によれば、電源電圧が上限電圧に達したときに電圧上昇制御を終了するので、電動機の発熱量が最も少ない状態となるまで電圧上昇制御を行うことになる。従って、電動機の回転速度が高く、発熱量が多い場合にも、適切に電動機の温度上昇を抑制し、電動機を保護することができる。
【００２６】
また、前記ゼロトルク制御実行条件は、前記電動機の回転速度が所定の出力限界回転速度を超えていること、及び前記電動機の温度が所定の出力限界温度を超えていること、の少なくとも一方であるとすることができる。なお、前記出力限界温度は、前記判定温度よりも低い温度に設定される。
【００２７】
この構成によれば、電動機の温度上昇を招く可能性がある場合に適切にゼロトルク制御を開始することができる。従って、電動機の温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００２８】
また、前記ハイブリッド車両は、前記内燃機関が、変速機構を含む駆動伝達機構を介して車輪に駆動連結され、前記電動機が、前記駆動伝達機構のいずれかの回転要素に対して、常に駆動力を伝達する状態で駆動連結され、前記発電機が、前記内燃機関に駆動連結された構成を備えていると好適である。
【００２９】
本願において、「駆動連結」とは、２つの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指し、当該２つの回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いは当該２つの回転要素が一又は二以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む概念として用いている。このような伝動部材としては、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材が含まれ、例えば、軸、歯車機構、ベルト、チェーン等が含まれる。また、このような伝動部材として、回転及び駆動力を選択的に伝達する係合要素、例えば摩擦クラッチや噛み合い式クラッチ等が含まれていてもよい。
【００３０】
このような構成のハイブリッド車両では、内燃機関又は車輪に比例する回転速度で電動機が回転することになる。従って、電動機が高回転で連続的に運転される場合があり、電動機の温度上昇を招く場合がある。本発明に係る構成では、電動機の温度上昇を抑制することが可能となり、冷却性能を強化し、或いは電動機の損失を低減させる等の方法に比べて、電動機を小型化、低コスト化することができると共に、バッテリの低電圧化、インバータの小型化が可能となる。従って、ハイブリッド車両の軽量化や低コスト化が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るハイブリッド車両用制御装置の全体のシステム構成を示す図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係るハイブリッド車両の機械的構成を示す図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る電動機の駆動可能範囲の例を示す図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る、電源電圧毎の電動機の損失と回転速度との関係を示す図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に係る制御装置による電圧上昇制御に関する制御方法の全体の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第一の実施形態に係る制御装置による特定昇温状態判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第二の実施形態に係る電動機の駆動可能範囲の例を示す図である。
【図８】本発明の第二の実施形態に係る電動機温度とトルク制限率との関係の例を示す図である。
【図９】本発明の第二の実施形態に係る制御装置による電圧上昇制御に関する制御方法の全体の手順を示すフローチャートである。
【図１０】昇温判定部による特定昇温状態の判定に用いる、電源電圧に応じて設定される判定温度の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
１．第一の実施形態
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両用制御装置（以下、単に「制御装置１」という。）の全体のシステム構成を示すブロック図である。なお、図１において、一点鎖線は電力の伝達経路を示し、実線矢印は各種情報の伝達経路を示している。図２は、本実施形態に係る制御装置１による制御対象となるハイブリッド車両２の機械的構成を示すスケルトン図である。図２に示すように、本実施形態に係るハイブリッド車両２は、車両の駆動力源として内燃機関ＩＥと１個の電動機Ｍとを備え、これらの駆動力源の駆動力を、変速機構４を含む駆動伝達機構３を介して車輪に伝達する、いわゆる１モータパラレル方式のハイブリッド車両として構成されている。
【００３３】
そして、図１に示すように、このハイブリッド車両２に対する制御を行う制御装置１は、電動機Ｍの状態が予め定められたゼロトルク制御実行条件を満たす場合に電動機Ｍの出力トルクＱをゼロにするゼロトルク制御を行うゼロトルク制御部１３を備えている。また、この制御装置１は、電動機Ｍの状態が、当該電動機Ｍの温度Ｔが所定の上限温度Ｔｍａｘに達する可能性がある特定昇温状態であることを判定する昇温判定部１５を備えている。そして、制御装置１は、電動機Ｍのゼロトルク制御が実行されており、且つ昇温判定部１５により特定昇温状態であることが判定されたことを条件として、発電機Ｇに発電を行わせて蓄電装置としての第一バッテリＢ１を充電し、電動機Ｍの電源電圧Ｖを上昇させる電圧上昇制御を行う電圧上昇制御部１７を備えている。これにより、電動機Ｍの温度Ｔが所定の上限温度Ｔｍａｘに達する可能性がある場合に、電動機Ｍのステータコイルに流す弱め界磁電流を減少させて銅損を減少させ、電動機Ｍの温度上昇を抑制することができる構成となっている。以下、本実施形態に係る制御装置１及びハイブリッド車両２の構成について詳細に説明する。
【００３４】
１−１．ハイブリッド車両の構成
図２に示すように、このハイブリッド車両２は、車両の駆動力源としての内燃機関ＩＥ及び電動機Ｍと、電動機Ｍの電源電圧Ｖを供給する蓄電装置としての第一バッテリＢ１と、内燃機関ＩＥにより駆動されて発電する発電機Ｇと、を備えている。また本実施形態では、ハイブリッド車両２は、内燃機関ＩＥが、変速機構４を含む駆動伝達機構３を介して車輪Ｗに駆動連結されている。そして、電動機Ｍが、駆動伝達機構３の所定の回転要素に対して、常に駆動力を伝達する状態で駆動連結されている。また、発電機Ｇが、内燃機関ＩＥに駆動連結されている。
【００３５】
内燃機関ＩＥは、燃料の燃焼による動力を出力する原動機であり、例えば、ガソリンエンジン等の火花点火機関やディーゼルエンジン等の圧縮着火機関などを用いることができる。本実施形態では、内燃機関ＩＥは、第一クラッチＣ１を介して変速機構４の入力部材としての変速入力軸４３に選択的に駆動連結される。これにより、第一クラッチＣ１の係合状態で、内燃機関ＩＥの回転及び駆動力が、変速機構４を含む駆動伝達機構３を介して車輪Ｗへ伝達される。また、内燃機関ＩＥは、第二クラッチＣ２を介して発電機Ｇに選択的に駆動連結される。更に、内燃機関ＩＥは、スタータ２３にも駆動連結される。
【００３６】
発電機Ｇは、内燃機関ＩＥにより駆動されて発電する装置である。図示は省略するが、発電機は、ロータとステータとを有している。このロータと一体回転する発電機Ｇの回転軸には、第二従動ギヤ３３が一体回転するように設けられている。第二従動ギヤ３３は、第二伝動部材４２を介して第二駆動ギヤ３４に駆動連結されている。ここで、第二伝動部材４２としては、例えば、ベルトやチェーン等が用いられる。そして、この第二駆動ギヤ３４が、第二クラッチＣ２を介して内燃機関ＩＥの出力軸に駆動連結されている。本例では、第二駆動ギヤ３４は、第二クラッチＣ２の係合状態で、内燃機関ＩＥの出力軸と一体回転するように設けられている。このような構成を備えることにより、内燃機関ＩＥの回転及び駆動力を発電機Ｇに伝達し、発電機Ｇにおいて発電を行うことができる。本実施形態では、発電機Ｇが発電した電力は、第一バッテリＢ１へ供給され、それにより第一バッテリＢ１が充電される。本実施形態では、発電機Ｇは、一般的なオルタネータとすることができ、交流発電機と整流器とを有して構成されている。
【００３７】
スタータ２３は、内燃機関ＩＥを始動するための装置である。本実施形態では、スタータ２３は電動機とされており、図示は省略するが、ロータとステータとを有している。このロータと一体回転するスタータ２３の回転軸には、第三駆動ギヤ３５が一体回転するように設けられている。第三駆動ギヤ３５は、第三従動ギヤ３６に噛み合うように構成されている。そして、この第三従動ギヤ３６が、内燃機関ＩＥの出力軸に駆動連結されている。本例では、第三従動ギヤ３６は、内燃機関ＩＥの出力軸と一体回転するように設けられている。このような構成を備えることにより、スタータ２３の回転及び駆動力が内燃機関ＩＥに伝達され、内燃機関ＩＥを始動させることができる。本実施形態では、スタータ２３は、第二バッテリＢ２から電力の供給を受けて動作する。
【００３８】
電動機Ｍは、内燃機関ＩＥと共に車両の駆動力源として用いられる。本実施形態では、電動機Ｍは、電力の供給を受けて動力を発生する電動機としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生する発電機としての機能との双方を果たすことが可能とされている。すなわち、この電動機Ｍは、車輪Ｗを駆動すると共に、ハイブリッド車両２の減速時には、車輪Ｗ側からの駆動力の伝達を受けて発電することにより、車両の回生制動を行うように構成されている。電動機Ｍは、ロータとステータとを有している。このロータと一体回転する電動機Ｍの回転軸には、第一駆動ギヤ３１が一体回転するように設けられている。第一駆動ギヤ３１は、第一伝動部材４１を介して第一従動ギヤ３２に駆動連結されている。ここで、第一伝動部材４１としては、例えば、ベルトやチェーン等が用いられる。そして、この第一従動ギヤ３２が、変速入力軸４３に駆動連結されている。本例では、第一従動ギヤ３２は、変速入力軸４３と一体回転するように設けられている。このような構成を備えることにより、変速機構４を含む駆動伝達機構３を介して、電動機Ｍの回転及び駆動力が車輪Ｗへ伝達され、或いは車輪Ｗの回転及び駆動力が電動機Ｍに伝達される。また、第一クラッチＣ１の係合状態では、電動機Ｍは内燃機関ＩＥの回転速度に比例する回転速度で回転する。ここで電動機Ｍと内燃機関ＩＥとの回転速度の比は、第一駆動ギヤ３１と第一従動ギヤ３２とのギヤ比によって定まり、本例では、例えば電動機Ｍの回転速度が内燃機関ＩＥの回転速度の３倍となるようにギヤ比が設定されている。電動機Ｍは、第一バッテリＢ１から電力の供給を受けて動作する。本実施形態では、電動機Ｍは、交流電動機とされており、インバータ２１を介して第一バッテリＢ１に電気的に接続されている。
【００３９】
変速機構４は、変速入力軸４３の回転を所定の変速比で変速して変速出力軸４４へ伝達する装置である。ここで、変速機構４は、変速入力軸４３から変速出力軸４４へ伝達される回転の変速比を変更可能に構成されている。このような変速機構４としては、公知の有段又は無段の各種の自動変速機構や手動変速機構が用いられる。変速機構４の出力軸である変速出力軸４４には、第四駆動ギヤ３７が一体回転するように設けられている。第四駆動ギヤ３７は、第四従動ギヤ３８に噛み合うように構成されている。ここでは、第四従動ギヤ３８が、出力用差動歯車装置ＤＦの入力ギヤとされている。従って、変速出力軸４４の回転及び駆動力は、出力用差動歯車装置ＤＦに伝達され、当該出力用差動歯車装置ＤＦにより左右二つの車輪Ｗに分配されて伝達される。これらの変速機構４及び出力用差動歯車装置ＤＦを含む、内燃機関ＩＥから車輪Ｗまでの回転及び駆動力の伝達経路上に位置する全ての機構が、駆動伝達機構３を構成している。
【００４０】
第一バッテリＢ１は、ハイブリッド車両２のメインバッテリであり、電動機Ｍの電源電圧Ｖを供給する蓄電装置として機能する。このような第一バッテリＢ１としては、公知の各種二次電池を用いることができ、例えば、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池等を用いることができる。第一バッテリＢ１は、第二バッテリＢ２よりも高圧のバッテリであり、例えば、ノミナル電圧Ｖｎｏｍが５０〜３００〔Ｖ〕程度のものを用いることができる。第二バッテリＢ２は、ハイブリッド車両２のサブバッテリであり、上述したスタータ２３の他、図示しないエアコンディショナのコンプレッサ等の補機類、ヘッドランプ等の灯火類などを動作させるために用いられる。このような第二バッテリＢ２としては、一般的な車両に用いられる公知の各種二次電池を用いることができ、例えば、鉛蓄電池等を用いることができる。第二バッテリＢ２は、第一バッテリＢ１よりも低圧のバッテリであり、例えば、ノミナル電圧が１２〜２４〔Ｖ〕程度のものを用いることができる。
【００４１】
インバータ２１は、直流−交流変換を行う装置である。ここでは、インバータ２１は、第一バッテリＢ１から供給される直流の電源電圧Ｖを交流電圧に変換して電動機Ｍに供給し、或いは電動機Ｍが回生制動を行う際には電動機Ｍが発電して生成する交流電圧を直流に変換して第一バッテリＢ１へ供給する。コンバータ２２は、いわゆるＤＣ−ＤＣコンバータであり、直流同士の電圧変換を行う装置である。ここでは、コンバータ２２は、第二バッテリＢ２の電圧を昇圧して第一バッテリＢ１へ供給し、或いは第一バッテリＢ１の電圧を降圧して第二バッテリＢ２へ供給する。これにより、第二バッテリＢ２の電力を用いた第一バッテリＢ１の充電、及び第一バッテリＢ１の電力を用いた第二バッテリＢ２の充電の双方を行うことができ、第一バッテリＢ１及び第二バッテリＢ２の双方の充電状態を適切に調節することが可能となっている。
【００４２】
１−２．制御装置のシステム構成
次に、本実施形態に係る制御装置１のシステム構成について説明する。図１に示すように、ハイブリッド車両２は、各部を制御するための制御装置１を備えている。制御装置１は、内燃機関制御ユニット２４、電動機制御ユニット２５、発電機制御ユニット２６、及びスタータ制御ユニット２７との間で、相互に情報伝達が可能な状態で接続されている。内燃機関制御ユニット２４は、内燃機関ＩＥの各部を制御することにより、内燃機関ＩＥが所望のトルクや回転速度を出力するように制御する。電動機制御ユニット２５は、インバータ２１を制御することにより、電動機Ｍが所望のトルクや回転速度を出力するように制御する。発電機制御ユニット２６は、発電機Ｇの励起電流を調整することにより、内燃機関ＩＥの回転速度やトルクに関わらず、発電電圧が第一バッテリＢ１の電源電圧Ｖに基づいて定まる所定の電圧となるように調整する。スタータ制御ユニット２７は、スタータ２３を制御し、内燃機関ＩＥの始動を制御する。
【００４３】
また、制御装置１は、ハイブリッド車両２の各部の情報を取得するために、車両の各部に設けられたセンサ等からの情報を取得可能に構成されている。図示の例では、制御装置１は、電動機温度センサＳ１、電動機回転速度センサＳ２、第一バッテリセンサＳ３、第二バッテリセンサＳ４、車速センサＳ５、及び内燃機関回転速度センサＳ６からの情報を取得可能に構成されている。電動機温度センサＳ１は、電動機Ｍの温度、ここでは電動機Ｍのステータの温度を検出する。電動機回転速度センサＳ２は、電動機Ｍのロータの回転速度を検出する。第一バッテリセンサＳ３は、第一バッテリＢ１の状態を検出する。第一バッテリセンサＳ３は、例えば電圧センサや電流センサ等を有して構成され、第一バッテリＢ１の電圧である電源電圧Ｖや、第一バッテリＢ１の充電量等を検出可能に構成されている。本実施形態では、第一バッテリセンサＳ３は、電源電圧Ｖを検出するように構成されている。第二バッテリセンサＳ４は、第二バッテリＢ２の状態を検出する。第二バッテリセンサＳ４は、例えば電圧センサや電流センサ等を有して構成され、第二バッテリＢ２の電圧や充電量等を検出可能に構成されている。本実施形態では、第二バッテリセンサＳ４は、第二バッテリＢ２の電圧を検出するように構成されている。車速センサＳ５は、ハイブリッド車両２の車速を検出するために車輪Ｗ又は車輪Ｗに比例して回転する部材の回転速度を検出する。内燃機関回転速度センサＳ６は、内燃機関ＩＥの出力軸の回転速度を検出する。
【００４４】
制御装置１は、各センサＳ１〜Ｓ６で取得される情報を用いて、内燃機関ＩＥ、電動機Ｍ、インバータ２１、発電機Ｇ、コンバータ２２、スタータ２３等の制御を行う。そして、制御装置１は、後述するゼロトルク制御、電圧上昇制御を含む各種の動作制御を行う。この際、制御装置１は、内燃機関制御ユニット２４、電動機制御ユニット２５、発電機制御ユニット２６、及びスタータ制御ユニット２７を介して、内燃機関ＩＥ、電動機Ｍ、発電機Ｇ、及びスタータ２３の動作状態を協調制御することにより、実行中の制御状態に応じて適切に車両の走行が行われるように制御する。
【００４５】
１−３．制御装置の構成
次に、制御装置１の構成及び動作について詳細に説明する。制御装置１は、ハイブリッド車両２の各部の動作制御を行う。本実施形態では、制御装置１は、内燃機関制御部１１、電動機制御部１２、ゼロトルク制御部１３、発電機制御部１４、昇温判定部１５、電源管理部１６、及び電圧上昇制御部１７を備えている。この制御装置１は、１又は２以上の演算処理装置、及びソフトウェア（プログラム）やデータ等を格納するためのＲＡＭやＲＯＭ等の記憶媒体等を備えて構成されている。そして、制御装置１の上記各機能部１１〜１７は、前記演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うためのハードウェア又はソフトウェア或いはその両方により構成されている。また、制御装置１は、タイマ１８、及び記憶部１９を備えている。記憶部１９には、ハイブリッド車両２の制御に用いる各種データが格納されており、その中には、後述する特定昇温状態判定条件５１のデータも含まれている。
【００４６】
本実施形態においては、制御装置１は、車輪Ｗに伝達することが要求されるトルクである車両要求トルクを決定する。ここで、制御装置１は、運転者の操作に応じて適切に車両を走行させるために車両要求トルクを決定する。したがって、制御装置１は、図示しない車両のアクセルペダル及びブレーキペダルの操作量と車速センサＳ５により検出される車速に応じて、予め定められたマップ等に従って車両要求トルクを決定する。
【００４７】
内燃機関制御部１１は、内燃機関ＩＥの動作点である内燃機関動作点を決定し、当該内燃機関動作点に従って内燃機関ＩＥが動作するように、内燃機関制御ユニット２４を介して内燃機関ＩＥを制御する処理を行う。内燃機関制御部１１は、決定した内燃機関動作点の情報を、内燃機関制御ユニット２４へ出力する。内燃機関制御ユニット２４は、内燃機関動作点に示されるトルク及び回転速度で内燃機関ＩＥを動作させるように制御する。内燃機関動作点は、内燃機関ＩＥが発生することを要求される出力（仕事率）と最適燃費とを考慮して決定される内燃機関ＩＥの制御目標点を表す指令値であって、回転速度指令値とトルク指令値により定まる。この内燃機関動作点の決定は、所定の内燃機関動作点マップに基づいて行う。
【００４８】
電動機制御部１２は、電動機Ｍの動作点である電動機動作点を決定し、当該電動機動作点に従って電動機Ｍが動作するように、電動機制御ユニット２５を介して電動機Ｍを制御する処理を行う。電動機制御部１２は、決定した電動機動作点の情報を、電動機制御ユニット２５へ出力する。電動機制御ユニット２５は、電動機動作点に示されるトルク及び回転速度で電動機Ｍを動作させるようにインバータ２１を制御する。電動機動作点は、車速と車両要求トルクと内燃機関動作点とに基づいて決定される電動機Ｍの制御目標点を表す指令値であって、回転速度指令値とトルク指令値により定まる。但し、本実施形態では、電動機Ｍは変速入力軸４３に常時駆動連結されているため、電動機Ｍの回転速度Ｒは、車速と変速機構４のそのときの変速比とに応じて自動的に決定される。従って、ここでは、電動機制御部１２は、電動機動作点としてトルク指令値を決定する。電動機動作点のトルク指令値は、車両要求トルクと内燃機関動作点に示される内燃機関ＩＥの出力トルクとに基づいて定まる。具体的には、電動機動作点のトルク指令値は、車両要求トルクに基づいて内燃機関ＩＥ及び電動機Ｍが出力する必要があるトルクから、内燃機関ＩＥの出力トルクを減算して導出される。これにより、内燃機関ＩＥから車輪Ｗに伝達されるトルクの車両要求トルクに対する過不足を補うトルクを、電動機Ｍに発生させることができる。
【００４９】
本実施形態では、電動機制御部１２は、電動機Ｍを電流ベクトル制御法により制御する。電流ベクトル制御法では、ステータコイルに流す電流を、界磁の磁束方向に設定されるｄ軸と、界磁の向きに対して電気角でπ／２進んだ方向に設定されるｑ軸とによって規定される回転座標系におけるｄ軸電流とｑ軸電流とに分離し、これらの電流値を制御する。すなわち、電動機制御部１２は、電動機動作点としてトルク指令値と電動機Ｍの回転速度Ｒとに基づいてｄ軸電流及びｑ軸電流の指令値を決定し、当該ｄ軸電流及びｑ軸電流の指令値に基づいてＰＷＭ制御等を行って電動機Ｍのステータコイルに適切な交流電流を流すことにより、電動機Ｍがトルク指令値に従ったトルクを出力するように制御する。この際、ｄ軸電流は磁束生成電流として機能し、ｑ軸電流はトルク生成電流として機能するので、ｄ軸電流の指令値を調整することにより、電動機Ｍの界磁磁束を調整することができる。ところで、電動機Ｍは、回転速度Ｒが高くなるに従ってステータコイルに発生する誘起電圧が高くなり、電動機Ｍを駆動するために必要となる交流電圧である駆動必要電圧も高くなる。そして、この駆動必要電圧が、電源電圧Ｖを超えると、電動機を適切に制御することができなくなる。そこで、電動機制御部１２は、誘起電圧が電源電圧Ｖを超える前に、ｄ軸電流を調整することにより電動機Ｍの界磁磁束を弱める弱め界磁制御を行う。弱め界磁制御を行うと、ステータコイルに影響を与える電動機Ｍの界磁磁束が弱まるため、誘起電圧を下げることができる。具体的には、電動機制御部１２は、弱め界磁制御に際して、トルク指令値と電動機Ｍの回転速度Ｒとに基づいて定まるｄ軸電流の指令値に対して負方向にｄ軸電流指令値を調整することにより、ステータコイルに弱め界磁電流を流し、誘起電圧が電源電圧Ｖを超えないように電動機Ｍの界磁磁束を調整する制御を行う。
【００５０】
ゼロトルク制御部１３は、電動機Ｍの状態が予め定められたゼロトルク制御実行条件を満たす場合に電動機Ｍの出力トルクＱをゼロにするゼロトルク制御を行う制御部である。本実施形態では、ゼロトルク制御部１３は、電動機制御部１２に含まれており、所定のゼロトルク制御実行条件を満たす場合に、電動機動作点のトルク指令値をゼロとすることによりゼロトルク制御を行う。本実施形態では、ゼロトルク制御を行う条件となるゼロトルク制御実行条件を、電動機Ｍの回転速度Ｒが所定の出力限界回転速度Ｒｏを超えていることとする。よって、本実施形態に係るゼロトルク制御部１３は、電動機Ｍの回転速度Ｒが所定の出力限界回転速度Ｒｏを超えた場合に電動機Ｍのゼロトルク制御を行う。ここで、出力限界回転速度Ｒｏは、電動機Ｍの駆動可能範囲Ａａにおける回転速度Ｒの上限値の最大値に設定される。駆動可能範囲Ａａとは、電動機Ｍが正トルク又は負トルクを出力する状態で駆動されることが可能に設定された範囲であって、回転速度Ｒと出力トルクＱとにより領域が規定される。図３に、本実施形態に係る電動機Ｍの駆動可能範囲Ａａの例を示している。図３中で太い実線で囲まれる領域内が、電動機Ｍの駆動可能範囲Ａａである。なお、図１では省略しているが、この電動機Ｍの駆動可能範囲Ａａは駆動可能範囲マップとしてマップ化されて記憶部１９に記憶される。出力限界回転速度Ｒｏは、この駆動可能範囲Ａａの上限の回転速度（太い実線上の値）の最大値に設定される。ここでは、出力トルクＱがゼロのときに駆動可能範囲Ａａの上限の回転速度が最大値となり、この回転速度が出力限界回転速度Ｒｏとなっている。この出力限界回転速度Ｒｏは、電動機Ｍの仕様によって異なるが、例えば、１００００〜１５０００〔ｒｐｍ〕程度の回転速度に設定される。そして、駆動可能範囲Ａａの外となる出力限界回転速度Ｒｏ以上の回転速度Ｒでは、ゼロトルク制御部１３により電動機Ｍのゼロトルク制御が行われる。従って、駆動可能範囲Ａａの外では、電動機Ｍの動作点は、出力トルクＱがゼロの軸上の値のみを取り得る。そして、ゼロトルク制御中の電動機Ｍが取り得る上限回転速度Ｒｍａｘは、内燃機関ＩＥの上限回転速度によって制限される。すなわち、電動機Ｍの上限回転速度Ｒｍａｘは、内燃機関ＩＥの上限回転速度に電動機Ｍと内燃機関ＩＥとの回転速度の比を乗算した値となる。
【００５１】
ところで、上記のとおり、第一クラッチＣ１の係合状態では、電動機Ｍは内燃機関ＩＥの回転速度に比例する回転速度で回転する。この際、電動機Ｍの回転を減速して変速入力軸４３に伝達するため、電動機Ｍは内燃機関ＩＥに対して数倍の回転速度で回転する。例えば、電動機Ｍと内燃機関ＩＥとの回転速度の比が３倍に設定されている場合であって、出力限界回転速度Ｒｏが１５０００〔ｒｐｍ〕に設定されている場合、内燃機関ＩＥの回転速度が５０００〔ｒｐｍ〕以上となる高回転領域では、電動機Ｍの回転速度Ｒが出力限界回転速度Ｒｏ以上となる。このとき、電動機Ｍは、ゼロトルク制御部１３によりトルクを出力しないゼロトルク制御とされ、内燃機関ＩＥによって受動的に回転する状態となる。これにより、高回転領域において電動機Ｍにトルクを出力させることが不要となる。従って、高回転領域において電動機Ｍにトルクを出力させるために、高い電源電圧Ｖを有する第一バッテリＢ１を用い、或いは電源電圧Ｖを昇圧するための昇圧回路等を備える必要がなく、ハイブリッド車両２を軽量かつ安価に構成することが可能となっている。
【００５２】
ゼロトルク制御部１３は、電動機Ｍのゼロトルク制御を以下のようにして行う。すなわち、ゼロトルク制御部１３は、電動機Ｍで生じる誘起電圧が電源電圧Ｖより低い状態では、上述した弱め界磁制御を行う必要がないため、ｄ軸電流及びｑ軸電流を共にゼロとするように制御を行う。これにより、電動機Ｍの出力トルクＱはゼロとされる。また、電動機Ｍで生じる誘起電圧が電源電圧Ｖより高くなる高回転領域では、負のｄ軸電流である弱め界磁電流を電動機Ｍに流す弱め界磁制御を実行する。これにより、電動機Ｍの界磁磁束を弱めて誘起電圧が電源電圧Ｖを超えないように制御する。このときｄ軸電流は弱め界磁制御のために必要最小限の値とされ、ｑ軸電流はゼロに維持される。よって、このときも電動機Ｍの出力トルクＱはゼロとされる。
【００５３】
発電機制御部１４は、発電機Ｇにより発電する電力量を決定し、当該発電電力量を発電する状態で発電機Ｇが動作するように、発電機制御ユニット２６を介して発電機Ｇを制御する処理を行う。発電機制御部１４は、決定した発電機電力量の情報を、発電機制御ユニット２６へ出力する。発電機制御ユニット２６は、決定した発電機電力量を発電するように発電機Ｇを制御する。ここで、発電機Ｇは、第一バッテリＢ１を充電する。従って、発電機Ｇによる発電電圧は、第一バッテリＢ１の電源電圧Ｖよりも高い電圧とされる必要がある。ここでは、電源電圧Ｖよりわずかに高い電圧となるように、発電電圧が電源電圧Ｖに応じて自動的に定められる。従って、発電機制御部１４は、発電機Ｇにより発電する電流量を決定することにより、発電電力量を決定する。発電機制御部１４は、第一バッテリセンサＳ３により検出される第一バッテリＢ１の充電状態、及び第二バッテリセンサＳ４により検出される第二バッテリＢ２の充電状態に基づいて、発電機Ｇによる発電電力量を決定する。本実施形態では、発電機Ｇは第一バッテリＢ１を直接的に充電する構成となっている。従って、第二バッテリＢ２を充電する際には、制御装置１がコンバータ２２を制御し、第一バッテリＢ１の電圧を降圧して第二バッテリＢ２へ供給して充電する。すなわち、この発電機Ｇは、第一バッテリＢ１及びコンバータ２２を介して、間接的に第二バッテリＢ２を充電可能に構成されている。そこで、発電機制御部１４は、第一バッテリＢ１及び第二バッテリＢ２の充電状態としての電圧や充電量（ＳＯＣ：state of charge）が一定範囲内に維持されるように、第一バッテリＢ１を充電する電力量を決定し、当該充電電力量に基づいて発電電力量を決定する。
【００５４】
ところで、第二クラッチＣ２の係合状態では、発電機Ｇは内燃機関ＩＥの回転速度に比例する回転速度で回転するため、発電機Ｇの回転速度も、内燃機関ＩＥの回転速度に応じて自動的に定まる。そこで、発電機制御ユニット２６は、発電機Ｇの励起電流を調整することにより、内燃機関ＩＥの回転速度やトルクに関わらず、発電電圧が第一バッテリＢ１の電源電圧Ｖに基づいて定まる所定の電圧となるように調整する。なお、発電機Ｇと内燃機関ＩＥとの回転速度の比は、第二駆動ギヤ３４と第二従動ギヤ３３とのギヤ比によって定まり、本例では、例えば発電機Ｇの回転速度が内燃機関ＩＥの回転速度の５倍となるようにギヤ比が設定されている。そして、発電機Ｇが発電した電力は、第一バッテリＢ１へ供給され、第一バッテリＢ１が充電される。発電機制御部１４は、決定された発電電力量がゼロである場合には第二クラッチＣ２を解放状態とし、決定された発電電力量がゼロより大きくなった場合に第二クラッチＣ２を係合状態とする。
【００５５】
昇温判定部１５は、電動機Ｍの状態が、当該電動機Ｍの温度Ｔが所定の上限温度Ｔｍａｘに達する可能性がある特定昇温状態であることを判定する機能部である。電動機Ｍの冷却性能には限界があり、電動機Ｍからの発熱量が当該冷却性能を超えると、電動機Ｍの温度Ｔは次第に上昇し、その状態が継続すると最終的には上限温度Ｔｍａｘに達する。昇温判定部１５は、このように電動機Ｍの温度Ｔが次第に上昇する状態であって、当該電動機Ｍの温度Ｔが所定の上限温度Ｔｍａｘに達する可能性がある状態であることを、特定昇温状態として判定する。電動機Ｍの上限温度Ｔｍａｘは、電動機Ｍを構成する各部材の許容上限温度の中で最も低い温度に設定される。電動機Ｍを構成する部材の中で温度の影響を受け易い部材としてコイルの絶縁材や永久磁石等があり、例えば、絶縁材の機能を維持するために許容される上限温度が電動機Ｍの上限温度Ｔｍａｘとされる。そして、昇温判定部１５は、記憶部１９に記憶された特定昇温状態判定条件５１に基づいて、特定昇温状態であるか否かの判定を行う。
【００５６】
ところで、電動機Ｍからの発熱量は、電動機Ｍで発生する損失である電動機損失Ｌに比例する。本実施形態では、電動機Ｍの発熱量が冷却性能と均衡するときの電動機損失Ｌを連続運転可能損失Ｌｕとする。図４には、電源電圧Ｖの値毎に、ゼロトルク制御中に発生する電動機Ｍの損失Ｌと回転速度Ｒとの関係を示している。そして、連続運転可能損失Ｌｕを、この図４中に一点鎖線で示している。電動機損失Ｌがこの連続運転可能損失Ｌｕを超えた状態では、電動機Ｍからの発熱量が当該冷却性能を超えた状態となり、電動機Ｍの温度Ｔが次第に上昇する。一方、電動機損失Ｌが連続運転可能損失Ｌｕ以下の状態では、電動機Ｍの温度Ｔは上昇しない。このように電動機損失Ｌが連続運転可能損失Ｌｕ以下となる電動機Ｍの動作点の範囲（出力トルクＱ及び回転速度Ｒの範囲）を連続運転可能領域Ａｃとし、図３に斜線ハッチングの領域で示している。なお、図３には、電源電圧Ｖが下限電圧Ｖｍｉｎである状態での連続運転可能領域Ａｃの例を示している。電源電圧Ｖが下限電圧Ｖｍｉｎよりも高い状態では、連続運転可能領域Ａｃは、図３に示すよりも全体的に広い領域となる。電動機Ｍの動作点が連続運転可能領域Ａｃ内にある状態では、電動機損失Ｌは連続運転可能損失Ｌｕ以下となり、その状態で連続運転しても電動機Ｍの温度Ｔが上昇することはない。一方、電動機Ｍの動作点が、連続運転可能領域Ａｃの外にある状態では、電動機損失Ｌは連続運転可能損失Ｌｕを超え、その状態で連続運転すると電動機Ｍの温度Ｔが次第に上昇する。
【００５７】
本実施形態では、昇温判定部１５は、以下の（第一判定条件）及び（第二判定条件）のいずかが満たされた場合に特定昇温状態であると判定する。
（第一判定条件）電動機Ｍの温度Ｔが、上限温度Ｔｍａｘより低い温度に設定された判定温度Ｔｔに達したこと
（第二判定条件）電動機Ｍが、予め定められた判定回転速度Ｒｔ以上の回転速度Ｒで回転する状態を予め定められた時間継続したこと
すなわち、第一判定条件によれば、昇温判定部１５は、電動機Ｍの温度Ｔが、上限温度Ｔｍａｘより低い温度に設定された判定温度Ｔｔに達した場合に、特定昇温状態であると判定する。また第二判定条件によれば、昇温判定部１５は、電動機Ｍが、予め定められた判定回転速度Ｒｔ以上の回転速度Ｒで回転する状態を予め定められた時間継続した場合に、特定昇温状態であると判定する。本実施形態では、これらの第一判定条件及び第二判定条件が、特定昇温状態判定条件５１として記憶部１９に記憶されている。
【００５８】
まず、上記第一判定条件について説明する。第一判定条件に係る判定温度Ｔｔは、上限温度Ｔｍａｘに対して所定の余裕値だけ低い温度に設定される。この余裕値は、後述する電圧上昇制御部１７による電圧上昇制御によって電源電圧Ｖを予め定められた下限電圧Ｖｍｉｎから上限電圧Ｖｍａｘまで上昇させるのに要する時間内で電動機Ｍの温度Ｔが上昇し得る上昇幅の最大値以上の値に設定すると好適である。例えば、電圧上昇制御によって電源電圧Ｖを下限電圧Ｖｍｉｎから上限電圧Ｖｍａｘまで上昇させるのに要する時間が３０秒であり、その間に電動機Ｍの温度Ｔが上昇し得る上昇幅の最大値が１０〔℃〕である場合、余裕値は１０〔℃〕以上の値、例えば１５〔℃〕に設定される。例えば、電動機Ｍの上限温度Ｔｍａｘが２００〔℃〕である場合、判定温度Ｔｔは１８５〔℃〕に設定される。判定温度Ｔｔをこのように設定すれば、電動機Ｍの温度Ｔが上限温度Ｔｍａｘに達する前に、後述する電圧上昇制御によって電源電圧Ｖを上限電圧Ｖｍａｘまで上昇させ、適切に電動機Ｍの温度上昇を抑制することができる。なお、電動機Ｍの温度Ｔが上昇し得る上昇幅の最大値は、電動機損失Ｌが最も高い状態、すなわち、図４に示すように、電動機Ｍの回転速度Ｒが上限回転速度Ｒｍａｘである状態であって、電動機Ｍの冷却性能が最も低くなる状態、例えば環境温度が想定される範囲内で最も高い状態を基準として実験的に求めることができる。第一判定条件によれば、電動機Ｍの温度Ｔが、このような判定温度Ｔｔに達したことで特定昇温状態であると判定するので、電動機Ｍの温度Ｔが上限温度Ｔｍａｘに達する前に特定昇温状態であることを適切に判定することができる。
【００５９】
次に、上記第二判定条件について説明する。第二判定条件に係る判定回転速度Ｒｔは、連続運転可能回転速度Ｒｃ以上の回転速度に設定される。ここで連続運転可能回転速度Ｒｃは、電源電圧Ｖが下限電圧Ｖｍｉｎである状態において電動機Ｍの発熱量と冷却性能とが均衡する電動機Ｍの回転速度Ｒである。図３には、電源電圧Ｖが下限電圧Ｖｍｉｎである状態での連続運転可能領域Ａｃを示している。すなわち、図３に示される連続運転可能領域Ａｃは、電源電圧Ｖが下限電圧Ｖｍｉｎである状態での電動機損失Ｌが、電動機Ｍの発熱量が冷却性能と均衡する連続運転可能損失Ｌｕ以下となる電動機Ｍの動作点の範囲を示している。従って、この連続運転可能領域Ａｃにおける、電動機Ｍの出力トルクＱがゼロのときの回転速度Ｒの上限値が、ゼロトルク制御中における連続運転可能回転速度Ｒｃとなる。本実施形態では、判定回転速度Ｒｔを連続運転可能回転速度Ｒｃに一致する回転速度Ｒとしている。このようにすれば、電動機Ｍの発熱量が冷却性能を超えて電動機Ｍの温度Ｔが上昇を開始する回転速度である連続運転可能回転速度Ｒｃに判定回転速度Ｒｔを設定することができるので、特定昇温状態であるか否かの判定を適切に行うことができる。なお、連続運転可能領域Ａｃ、連続運転可能損失Ｌｕ、及び連続運転可能回転速度Ｒｃは、電動機Ｍの冷却性能が最も低くなる状態、例えば環境温度が想定される範囲内で最も高い状態を基準として実験的に求めることができる。
【００６０】
そして、第二判定条件によれば、このように設定された判定回転速度Ｒｔ以上の回転速度Ｒで電動機Ｍが回転する状態が予め定められた判定時間以上継続した場合に、特定昇温状態であると判定する。この判定に用いる判定時間は、電動機Ｍが判定回転速度Ｒｔで回転することで、電動機Ｍの温度Ｔが判定温度Ｔｔに達するまでの時間に設定すると好適である。このような判定時間は、電動機Ｍの冷却性能が最も低くなる状態、例えば環境温度が想定される範囲内で最も高い状態を基準として実験的に求めることができる。以上のような第二判定条件によれば、電動機Ｍの回転速度Ｒが所定の判定回転速度Ｒｔ以上である状態が所定時間継続したことに基づいて、特定昇温状態であるか否かを判定するので、電動機Ｍの温度Ｔが上限温度Ｔｍａｘに達する前に適切に特定昇温状態を判定することができる。
【００６１】
電源管理部１６は、第一バッテリＢ１及び第二バッテリＢ２の状態管理を行う機能部である。本実施形態では、電源管理部１６は、第一バッテリセンサＳ３により検出される電源電圧Ｖ、及び第二バッテリセンサＳ４により検出される第二バッテリＢ２の電圧に基づいて、これらの各バッテリＢ１、Ｂ２の電圧が適正な値となるように充放電の管理を行う。すなわち、各バッテリＢ１、Ｂ２は、二次電池であるので、放電することにより電源電圧Ｖが下降し、充電することにより電源電圧Ｖが上昇する。そのため、各バッテリＢ１、Ｂ２の電圧は、充電状態に応じてノミナル電圧から上下に変動する。本実施形態では、電源管理部１６は、各バッテリＢ１、Ｂ２の電圧に基づいて各バッテリの充電量を推定し、管理している。そして、電源管理部１６は、各バッテリＢ１、Ｂ２の電圧が、基準電圧であるノミナル電圧を中間値として、予め定められた下限電圧から上限電圧までの間の値となるように充放電の管理を行う。
【００６２】
すなわち、電源管理部１６は、第一バッテリＢ１については、電源電圧Ｖが、ノミナル電圧Ｖｎｏｍを中間値として下限電圧Ｖｍｉｎから上限電圧Ｖｍａｘまでの間に維持されるように第一バッテリＢ１の充放電を管理する。より具体的には、電源管理部１６は、ハイブリッド車両２の走行状態に応じて電動機Ｍの力行及び回生を適切に行いつつ、電源電圧Ｖが下限電圧Ｖｍｉｎに近づいたら第一バッテリＢ１の充電を優先する制御行い、電源電圧Ｖが上限電圧Ｖｍａｘに近づいたら第一バッテリＢ１の放電を優先する制御を行う。これにより、電源電圧Ｖを下限電圧Ｖｍｉｎから上限電圧Ｖｍａｘまでの間に保ちつつ、電動機Ｍの力行及び回生を効率的かつ適切に行うことができるようにする。なお、第一バッテリＢ１の充電は、電動機Ｍによる回生や発電機Ｇによる発電で得られた電力によって行われ、第一バッテリＢ１の放電は、電動機Ｍの力行やコンバータ２２を介した第二バッテリＢ２の充電のために行われる。第二バッテリＢ２についても同様に、電源管理部１６は、第二バッテリＢ２の電圧がノミナル電圧を中間値として下限電圧から上限電圧までの間に維持されるように第二バッテリＢ２の充放電を管理する。より具体的には、電源管理部１６は、第二バッテリＢ２からの電力が供給される各部の動作を適切に行いつつ、第二バッテリＢ２の電圧が下限電圧に近づいたら第二バッテリＢ２を充電する制御行う。なお、第二バッテリＢ２の充電は、上記のとおり、コンバータ２２を制御し、第一バッテリＢ１の電圧を降圧して第二バッテリＢ２へ供給することにより行われる。
【００６３】
電圧上昇制御部１７は、電源電圧Ｖを上昇させる電圧上昇制御を行う制御部である。本実施形態では、電圧上昇制御部１７は、電源管理部１６に含まれており、所定の条件を満たす場合に電圧上昇制御を行う。すなわち、電圧上昇制御部１７は、電動機Ｍのゼロトルク制御が実行されており、且つ昇温判定部１５により特定昇温状態であることが判定されたことを条件として電圧上昇制御を行う。上記のとおり、第一バッテリＢ１は、充電により電源電圧Ｖが上昇し、放電により電源電圧Ｖが下降する。そこで、電圧上昇制御部１７は、電圧上昇制御を、発電機Ｇに発電を行わせ、蓄電装置としての第一バッテリＢ１を充電することにより行う。ところで、図３に示すように、電動機Ｍの動作点が連続運転可能領域Ａｃの外になるのは、駆動可能範囲Ａａ内では電動機Ｍの出力トルクＱが比較的大きい領域である。このように電動機Ｍの出力トルクＱが比較的大きい状態は、ハイブリッド車両２の加速中や減速中等に起こるため、長時間連続することはほとんどなく、それによって電動機Ｍの温度Ｔが上限温度Ｔｍａｘに達することもほとんどない。従って、電圧上昇制御部１７は、電動機Ｍがゼロトルク制御中であることを電圧上昇制御の実行条件としている。また、電圧上昇制御を実行して電源電圧Ｖを上昇させると、後述するように電動機Ｍの温度上昇を抑制することができるが、第一バッテリＢ１に対して充電可能な電力量が減少する。このため、ハイブリッド車両２の減速時に電動機Ｍの回生制動によって得られた電力を回収することが難しくなり、ハイブリッド車両２のエネルギ効率が低下することになる。そのため、電圧上昇制御部１７は、無駄に電圧上昇制御を実行することを避け、必要な場合にのみ電圧上昇制御を行うべく、昇温判定部１５により特定昇温状態であることが判定されたことを電圧上昇制御の実行条件としている。
【００６４】
電圧上昇制御部１７が電圧上昇制御を行うことにより、電動機Ｍの回転速度Ｒが高い状況でステータコイルに流す弱め界磁電流を減少させることができる。これにより、電動機Ｍのステータコイルにおいて発生する銅損を減少させ、電動機Ｍの温度上昇を抑制することができる。その理由を図４に基づいて説明する。図４には、電源電圧Ｖの値毎に、ゼロトルク制御中に発生する電動機Ｍの損失Ｌと回転速度Ｒとの関係を示している。すなわち、図４おける実線の曲線ＬＬ１〜ＬＬ３は、電源電圧Ｖが下限電圧Ｖｍｉｎ、ノミナル電圧Ｖｎｏｍ、上限電圧Ｖｍａｘのそれぞれの場合における、ゼロトルク制御中に発生する電動機損失Ｌと回転速度Ｒとの関係を表す、下限電圧損失ラインＬＬ１、ノミナル電圧損失ラインＬＬ２、上限電圧損失ラインＬＬ３である。また、二点鎖線の曲線ＬＬ４は、電動機Ｍの弱め界磁制御を行わない場合にゼロトルク制御により発生する鉄損と回転速度Ｒとの関係を表す鉄損ラインＬＬ４である。従って、鉄損ラインＬＬ４に対して各損失ラインＬＬ１〜ＬＬ３が上回っている分が、弱め界磁制御を行ったことによる損失、すなわち弱め界磁電流によりステータコイルで発生する銅損の大きさを示している。本例では、図中において「Ｒｗ」で示される回転速度Ｒから弱め界磁制御を開始する。このため、ＬＬ１〜ＬＬ４の全ての損失ラインは弱め界磁開始回転速度Ｒｗまでは同一のライン上に重なっており、弱め界磁開始回転速度Ｒｗより高い回転速度Ｒでは、それぞれの弱め界磁電流の大きさに応じて損失Ｌの大きさが異なっている。なお、下限電圧損失ラインＬＬ１に示される電動機損失Ｌが連続運転可能損失Ｌｕに一致するときの電動機Ｍの回転速度Ｒが、電源電圧Ｖが下限電圧Ｖｍｉｎである状態において電動機Ｍの発熱量と冷却性能とが均衡する連続運転可能回転速度Ｒｃとなる。
【００６５】
図４から明らかなように、電源電圧Ｖが高くなるに従って、弱め界磁制御による損失が減少し、電動機損失Ｌが少なくなる。また、電源電圧Ｖが高くなるに従って、電動機損失Ｌが連続運転可能損失Ｌｕを超える回転速度Ｒが高くなる。すなわち、電圧上昇制御を行って電源電圧ＶをＶｍｉｎ、Ｖｎｏｍ、Ｖｍａｘのように上昇させることにより、連続運転可能領域Ａｃに含まれる電動機Ｍの回転速度Ｒの上限を次第に高くすることができ、より高い回転速度Ｒまでゼロトルク制御によって電動機Ｍを連続運転可能となる。また、電圧上昇制御を行って電源電圧Ｖを上昇させることにより、電動機損失Ｌを減少させ、すなわち電動機Ｍの発熱量を減少させ、電動機Ｍの温度上昇を抑制することができる。従って、電動機Ｍが上限温度Ｔｍａｘに達することを抑制できる。
【００６６】
上記のように、弱め界磁制御は、ステータコイルに発生する誘起電圧が電源電圧Ｖを超えないように、電動機Ｍの界磁磁束を弱める弱め界磁電流をステータコイルに流す制御である。そして、弱め界磁電流の値は、弱め界磁制御を行わなかった場合に発生する誘起電圧と電源電圧Ｖとの差が大きくなるに従って大きい値となる。ここで、弱め界磁制御を行わなかった場合に発生する誘起電圧は電動機Ｍの回転速度Ｒに応じた値となるため、同じ回転速度Ｒでは同じ誘起電圧が発生する。従って、電源電圧Ｖが高くなれば誘起電圧との差が小さくなるため、必要な弱め界磁電流の値も小さくなる。電源電圧Ｖが高くなるに従って弱め界磁電流が減少し、弱め界磁制御による損失も減少する。これにより、例えば、ハイブリッド車両２が最高車速付近の車速で長時間走行したために電動機Ｍが上限回転速度Ｒｍａｘ付近で長時間運転されるといったような、限られた状況に対応するための高い冷却性能を電動機Ｍに備えなくても、電動機Ｍの温度が上限温度Ｔｍａｘを超えることを抑制して適切に電動機Ｍを保護する制御を行うことができる。従って、ハイブリッド車両２側から要求される電動機Ｍの上限回転速度Ｒｍａｘでの発熱量に合わせた冷却性能を電動機Ｍに備えさせる場合に比べて、電動機Ｍを小型化、低コスト化することが可能となり、ハイブリッド車両２の軽量化や低コスト化が容易となる。
【００６７】
また本実施形態では、電圧上昇制御部１７は、電源電圧Ｖが上限電圧Ｖｍａｘに達したときに電圧上昇制御を終了する。上記のとおり、電源電圧Ｖが高くなるに従って、電動機損失Ｌが少なくなり、電動機Ｍの発熱量が減少する。従って、電源電圧Ｖが上限電圧Ｖｍａｘに達するまで電圧上昇制御を行うことにより、電動機を発熱量が最も少ない状態にすることができる。従って、電動機の温度上昇をより効果的に抑制し、電動機Ｍの温度Ｔが上限温度Ｔｍａｘに達しないように適切に電動機Ｍを保護することが可能となる。
【００６８】
１−４．ハイブリッド車両の制御方法
次に、本実施形態に係る制御装置１によるハイブリッド車両２の制御方法について、フローチャートに基づいて説明する。図５は、本実施形態に係る制御装置１による電圧上昇制御に関するハイブリッド車両２の制御方法の全体の手順を示すフローチャートである。また、図６は、図５のステップ＃０２に係る特定昇温状態判定処理の手順を示すフローチャートである。このハイブリッド車両２に対する制御方法は、制御装置１における、主に昇温判定部１５及び電圧上昇制御部１７を構成するハードウェア又はソフトウェア（プログラム）或いはその両方により実行される。上記の各機能部がプログラムにより構成される場合には、制御装置１が有する演算処理装置が、上記の各機能部を構成するプログラムを実行するコンピュータとして動作する。
【００６９】
制御装置１は、電圧上昇制御に関連する処理に際しては、まず、ゼロトルク制御部１３により電動機Ｍのゼロトルク制御が行われているか否かを判定する（ステップ＃０１）。上記のとおり、ゼロトルク制御部１３は、電動機Ｍの状態が予め定められたゼロトルク制御実行条件を満たす場合、本実施形態では、電動機Ｍの回転速度Ｒが所定の出力限界回転速度Ｒｏを超えている場合に電動機Ｍのゼロトルク制御を行う。電動機Ｍがゼロトルク制御中でない場合には（ステップ＃０１：Ｎｏ）、処理は終了する。そして、ゼロトルク制御中であった場合には（ステップ＃０１：Ｙｅｓ）、昇温判定部１５により電動機Ｍの状態が特定昇温状態であるか否かを判定する特定昇温状態判定処理を実行する（ステップ＃０２）。この特定昇温状態判定処理の手順については、後で図６に係るフローチャートに基づいて詳細に説明する。このステップ＃０２の判定処理の結果、電動機Ｍの状態が特定昇温状態でないと判定された場合には（ステップ＃０３：Ｎｏ）、処理は終了する。そして、電動機Ｍの状態が特定昇温状態であると判定された場合には（ステップ＃０３：Ｙｅｓ）、電圧上昇制御部１７による電圧上昇制御が実行される（ステップ＃０４）。上記のとおり、電圧上昇制御部１７は、発電機Ｇに発電を行わせて第一バッテリＢ１を充電することにより、電源電圧Ｖを上昇させる電圧上昇制御を行う。そして、電源電圧Ｖが上限温度Ｔｍａｘになるまでの間は（ステップ＃０５：Ｎｏ）電圧上昇制御が継続され、電源電圧Ｖが上限温度Ｔｍａｘとなったときに（ステップ＃０５：Ｙｅｓ）電圧上昇制御を終了する（ステップ＃０６）。以上で電圧上昇制御に関連する処理を終了する。
【００７０】
次に、図６に基づいて、特定昇温状態判定処理の手順について説明する。特定昇温状態判定処理では、まず、昇温判定部１５は、電動機Ｍの温度Ｔを検出する（ステップ＃１１）。電動機Ｍの温度Ｔは、電動機温度センサＳ１により検出される。次に、昇温判定部１５は、上述した第一判定条件の判定を行う。すなわち、昇温判定部１５は、電動機Ｍの温度Ｔが上限温度Ｔｍａｘより低い温度に設定された判定温度Ｔｔ以上である（Ｔ≧Ｔｔ）か否かを判定する（ステップ＃１２）。そして、電動機Ｍの温度Ｔが判定温度Ｔｔ以上である場合には（ステップ＃１２：Ｙｅｓ）、第一判定条件が満たされたので、昇温判定部１５は、電動機Ｍの状態が特定昇温状態であると判定する（ステップ＃１５）。一方、電動機Ｍの温度Ｔが判定温度Ｔｔ未満である場合には（ステップ＃１２：Ｎｏ）、昇温判定部１５は、次に、上述した第二判定条件の判定を行う。すなわち、昇温判定部１５は、まず電動機Ｍの回転速度Ｒが所定の判定回転速度Ｒｔ以上である（Ｒ≧Ｒｔ）か否かを判定する（ステップ＃１３）。そして、電動機Ｍの回転速度Ｒが所定の判定回転速度Ｒｔ未満である場合には（ステップ＃１３：Ｎｏ）、第二判定条件も満たされないので、昇温判定部１５は、電動機Ｍの状態が特定昇温状態でないと判定する（ステップ＃１６）。一方、電動機Ｍの回転速度Ｒが所定の判定回転速度Ｒｔ以上である場合には（ステップ＃１３：Ｙｅｓ）、昇温判定部１５は、その状態が所定の判定時間以上継続したか否かを判定する（ステップ＃１４）。このような判定時間は、タイマ１８（図１参照）を用いて計測される。電動機Ｍの回転速度Ｒが所定の判定回転速度Ｒｔ以上である状態が所定の判定時間以上継続した場合には、第二判定条件が満たされたので、昇温判定部１５は、電動機Ｍの状態が特定昇温状態であると判定する（ステップ＃１５）。電動機Ｍの回転速度Ｒが所定の判定回転速度Ｒｔ以上となっても、その状態が判定時間以上継続しなかった場合には（ステップ＃１４：Ｎｏ、ステップ＃１３：Ｎｏ）、昇温判定部１５は、電動機Ｍの状態が特定昇温状態でないと判定する（ステップ＃１６）。以上で特定昇温状態判定処理を終了する。
【００７１】
２．第二の実施形態
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。本実施形態では、上記第一の実施形態とは異なり、電動機Ｍの温度Ｔが所定の出力限界温度Ｔｏを超えていることをゼロトルク制御実行条件としている。従って本実施形態では、ゼロトルク制御部１３は、電動機Ｍの回転速度Ｒではなく、電動機の温度Ｔに基づいてゼロトルク制御を実行する。更に、本実施形態では、電動機制御部１２が、電動機Ｍの温度Ｔに基づいて、電動機Ｍの出力トルクＱを制限するトルク制限制御を実行する。本実施形態に係るゼロトルク制御は、このトルク制限制御によるトルク制限が最大となった状態である。以下では、本実施形態に係る制御装置１について、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第一の実施形態と同様とする。
【００７２】
図７に本実施形態に係る電動機Ｍの駆動可能範囲Ａａの例を示している。この図に示すように、本実施形態では、電動機制御部１２は、内燃機関ＩＥの上限回転速度によって制限される電動機Ｍの上限回転速度Ｒｍａｘまで、電動機Ｍに正トルク又は負トルクを出力させるように構成されている。但し、上述のとおり、電動機Ｍが高回転で連続的に運転される状況では、電動機Ｍの温度Ｔが次第に上昇する可能性がある。そこで、本実施形態に係る電動機制御部１２は、電動機Ｍの温度Ｔに基づいて、電動機Ｍの出力トルクを制限するトルク制限制御を実行する。これにより、ステータコイルに流す電流（特にｑ軸電流）を減少させ、電動機Ｍの発熱を抑え、電動機Ｍの温度Ｔが上昇することを抑制する。図８に、電動機Ｍの温度Ｔとトルク許容率ＱＡとの関係の一例を示す。ここで、トルク許容率ＱＡは、トルク制限制御を行う場合における、出力可能な最大トルクに対する出力許容トルクの割合である。具体的には、図７に示す電動機Ｍの駆動可能範囲Ａａ内における各回転速度Ｒでの電動機Ｍの出力トルクＱの絶対値の最大値が出力可能な最大トルクである。一方、トルク制限制御による制限後に出力することを許容される最大のトルクが出力許容トルクである。トルク制限制御の実行中は、電動機Ｍの出力トルクＱは、この出力許容トルク以下に制限される。本実施形態では、トルク許容率ＱＡは、出力許容トルクを最大トルクにより除算して百分率で表したものとしている。すなわち、トルク許容率ＱＡが１００〔％〕の場合には、トルク制限制御は行われず、出力許容トルクは最大トルクに一致する。一方、トルク許容率ＱＡが０〔％〕の場合には、最大トルクの値に関わらず出力許容トルクがゼロとなる。この状態は、トルク制限制御によるトルク制限が最大となった状態であり、ゼロトルク制御部１３によるゼロトルク制御が実行される。また、例えばトルク許容率が７０〔％〕である場合には、トルク制限制御により、出力許容トルクは最大トルクの７０〔％〕の値に制限される。例えば、ある回転速度Ｒでの電動機Ｍの最大トルクが５０〔Ｎ・ｍ〕であり、トルク許容率が７０〔％〕である場合には、出力許容トルクは３５〔Ｎ・ｍ〕とされる。このように、トルク許容率ＱＡは、トルク制限制御によるトルク制限の程度を表している。
【００７３】
図８に示すような電動機Ｍの温度Ｔとトルク許容率ＱＡとの関係は、トルク許容率マップとしてマップ化され、図１に示す記憶部１９に記憶されると好適である。そして、電動機制御部１２が、適宜トルク許容率マップを参照してトルク許容率ＱＡを導出し、同じく記憶部１９に記憶された駆動可能範囲Ａａのマップに基づいて出力許容トルクを決定する。図８に示すように、本実施形態では、トルク許容率ＱＡは、トルク制限開始温度Ｔｓ未満では１００〔％〕に設定されている。従って、電動機制御部１２は、電動機Ｍの温度Ｔがトルク制限開始温度Ｔｓ未満の状態ではトルク制限制御を実行しない。一方、トルク許容率ＱＡは、トルク制限開始温度Ｔｓ以上では電動機Ｍの温度Ｔが上昇するに従って次第に低くなるように設定されている。具体的には、トルク許容率ＱＡは、トルク制限開始温度Ｔｓでの１００〔％〕から出力限界温度Ｔｏでの０〔％〕まで、電動機Ｍの温度Ｔの上昇に比例して減少する値に設定されている。従って、電動機制御部１２は、電動機Ｍの温度Ｔがトルク制限開始温度Ｔｓ以上であって出力限界温度Ｔｏ未満の状態では、電動機Ｍの温度Ｔが高くなるに従って出力許容トルクを小さくする（トルク制限の程度を大きくする）トルク制限制御を実行する。そして、トルク許容率ＱＡは、出力限界温度Ｔｏ以上では０〔％〕に設定されている。従って、電動機制御部１２は、電動機Ｍの温度Ｔが出力限界温度Ｔｏ以上の状態では出力許容トルクをゼロとする。これにより、ゼロトルク制御部１３が、電動機Ｍの出力トルクＱをゼロにするゼロトルク制御を実行する。電動機Ｍの温度Ｔとトルク許容率ＱＡとの関係をこのように設定することにより、電動機Ｍの温度Ｔが所定の出力限界温度Ｔｏを超えていることをゼロトルク制御実行条件としている。よって、本実施形態に係るゼロトルク制御部１３は、電動機Ｍの温度Ｔが所定の出力限界温度Ｔｏを超えた場合に電動機Ｍのゼロトルク制御を行う。ここで、この出力限界温度Ｔｏは、電動機Ｍの温度上昇を抑制するために、電動機Ｍによる正トルク又は負トルクの出力を停止し、ゼロトルク制御を開始する必要がある温度に設定される。このような出力限界温度Ｔｏは、電動機Ｍの仕様によって異なり、例えば電動機Ｍの冷却性能や発熱量等に応じて設定される。いずれにしても、出力限界温度Ｔｏは、特定昇温状態の判定のための判定温度Ｔｔよりも低い温度に設定される。
【００７４】
本実施形態では、このように電動機Ｍの温度Ｔに基づいてゼロトルク制御を実行することにより、回転速度Ｒに基づいてゼロトルク制御を実行する上記第一の実施形態に比べて、電動機Ｍがトルクを出力可能な領域を広げている。すなわち、電動機Ｍの回転速度Ｒが上限回転速度Ｒｍａｘ付近の高回転域であっても、電動機Ｍの温度Ｔが出力限界温度Ｔｏに達するまでの短時間であればトルクを出力することを許容し、電動機Ｍによる駆動力補助や回生制動を行うことができる。従って、上記の第一実施形態に比べて、電動機Ｍのトルク制限が少ないハイブリッド車両２を実現することが可能となっている。
【００７５】
次に、本実施形態に係る制御装置１によるハイブリッド車両２の制御方法について、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。この図９に示すように、本実施形態では、まず、電動機制御部１２が、電動機温度センサＳ１により電動機Ｍの温度Ｔを検出する（ステップ＃２１）。次に、電動機制御部１２は、図８に示すトルク許容率マップに基づいて、ステップ＃２１で検出した電動機Ｍの温度Ｔに対応するトルク許容率ＱＡを決定する（ステップ＃２２）。その後、電動機制御部１２は、ステップ＃２２で決定したトルク許容率ＱＡに基づいて出力許容トルクを決定する（ステップ＃２３）。具体的には、電動機制御部１２は、図７に示す駆動可能範囲マップに基づいて、そのときの電動機Ｍの回転速度Ｒにおいて出力可能な最大トルクを決定する。そして、電動機制御部１２は、当該最大トルクとトルク許容率ＱＡとを乗算して出力許容トルクを決定する。次に、電動機制御部１２は、電動機動作点としてのトルク指令値が、出力許容トルクより大きいか否かを判定する（ステップ＃２４）。そして、トルク指令値が出力許容トルク以下である場合には（ステップ＃２４：Ｎｏ）、処理を終了する。一方、トルク指令値が出力許容トルクより大きい場合には（ステップ＃２４：Ｙｅｓ）、電動機制御部１２は、トルク制限制御を実行する（ステップ＃２５）。上記のとおり、トルク制限制御の中にはゼロトルク制御も含まれており、ステップ＃２３で決定された出力許容トルクが０〔Ｎ・ｍ〕である場合には、トルク制限制御として、ゼロトルク制御部１３によるゼロトルク制御が実行される。その後、ステップ＃２６〜＃３１の処理へ進むが、これらの処理は、上記第一の実施形態に係る図５で説明したステップ＃０１〜＃０６の処理と同じである。よって、これらの各ステップに係る処理の説明は省略する。以上で電圧上昇制御に関連する処理を終了する。
【００７６】
３．その他の実施形態
最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。なお、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
【００７７】
（１）上記の各実施形態では、昇温判定部１５が、電動機Ｍの温度Ｔに基づく第一判定条件と、電動機Ｍの回転速度Ｒに基づく第二判定条件の少なくとも一方が満たされたことにより特定昇温状態であると判定する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、昇温判定部１５が、上述した第一判定条件及び第二判定条件の双方が満たされたことを条件として特定昇温状態であると判定する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、昇温判定部１５が、上述した第一判定条件及び第二判定条件のいずれか一方の条件のみを判定し、当該一方の条件のみに基づいて特定昇温状態の判定を行う構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【００７８】
（２）上記の各実施形態では、昇温判定部１５が特定昇温状態であると判定するための第一判定条件に係る判定温度Ｔｔが一定値である場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、判定温度Ｔｔが電源電圧Ｖに応じた可変値とされていても好適である。例えば、図１０に示すように、判定温度Ｔｔを、電源電圧Ｖが高くなるに従って高い温度に設定することも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合において、判定温度Ｔｔは、電動機Ｍの上限温度Ｔｍａｘに対して所定の余裕値だけ低い温度に設定され、当該余裕値が、電源電圧Ｖが高くなるに従って少なくなる値であって、電圧上昇制御部１７の電圧上昇制御によって電源電圧Ｖを上限電圧Ｖｍａｘまで上昇させるのに要する時間内で電動機Ｍの温度Ｔが上昇し得る上昇幅の最大値以上の値に設定されていると好適である。この余裕値は、下限電圧Ｖｍｉｎから上限電圧Ｖｍａｘまでの各電源電圧Ｖの値毎に設定され、各電源電圧Ｖの値から上限電圧Ｖｍａｘまで電圧を上昇させるのに要する時間内での電動機Ｍの温度上昇幅の最大値に基づいて設定される。例えば、電源電圧Ｖがノミナル電圧Ｖｎｏｍであるときに上限電圧Ｖｍａｘまで上昇させるのに要する時間が１５秒であり、その間に電動機Ｍの温度Ｔが上昇し得る上昇幅の最大値が５〔℃〕である場合、余裕値は５〔℃〕以上の値、例えば７〔℃〕に設定される。例えば、電動機Ｍの上限温度Ｔｍａｘが２００〔℃〕である場合、ノミナル電圧Ｖｎｏｍについての判定温度Ｔｔｎｏｍは１９３〔℃〕に設定される。当然ながら、電源電圧Ｖの値が高くなるに従って上限電圧Ｖｍａｘまで上昇させるのに要する時間が短くなり、その間に電動機Ｍの温度Ｔが上昇し得る上昇幅は小さくなる。従って、上記のようにして各電圧値について判定温度Ｔｔをそれぞれ設定すれば、電源電圧Ｖが高くなるに従って高い判定温度Ｔｔが設定される。図１０に示す例では、下限電圧Ｖｍｉｎでの判定温度Ｔｔｍｉｎから上限電圧Ｖｍａｘでの判定温度Ｔｔｍａｘまで、電源電圧Ｖの値に比例して高い値となる判定温度Ｔｔを設定している。このような判定温度Ｔｔを設定することにより、電源電圧Ｖに応じて電圧上昇制御の実行を可能な限り遅らせることが可能となる。従って、ハイブリッド車両２の回生制動による充電機会を確保しつつ、電動機Ｍの温度Ｔが上限温度Ｔｍａｘに達する前に電動機Ｍの温度上昇を抑制するように電圧上昇制御を実行し、適切に電動機Ｍを保護することができる。
【００７９】
（３）上記の各実施形態では、電源電圧が上限電圧に達したときに電圧上昇制御を終了する構成を例として説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、電源電圧が上限電圧以下に設定された終了設定電圧に達した時点で電圧上昇制御を終了する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。またこの際、電動機の回転速度に応じて、電動機の発熱量が冷却性能を下回るように終了設定電圧を可変決定する構成としても好適である。更にこの場合、終了設定電圧は、電動機の回転速度が高くなるに従って高い電圧に設定されていると好適である。この構成によれば、電圧上昇制御を行った場合であっても電源電圧を上限電圧未満として車両の回生制動による充電の余地を残すことが可能となる。よって、車両の回生制動による充電機会を確保しつつ、電動機の温度が上限温度に達する前に電動機の温度上昇を抑制する制御を行い、適切に電動機を保護することができる。
【００８０】
（４）上記の各実施形態では、発電機Ｇが発電した電力が、高圧の第一バッテリＢ１へ供給されて第一バッテリＢ１が充電される構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、発電機Ｇが発電した電力が、低圧の第二バッテリＢ２へ供給されて第二バッテリＢ２が充電される構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、発電機Ｇは、第二バッテリＢ２及びコンバータ２２を介して、間接的に第一バッテリＢ１の充電を行う。従って、電圧上昇制御では、電圧上昇制御部１７は、まず発電機Ｇに発電を行わせて第二バッテリＢ２を充電し、当該第二バッテリＢ２の電圧をコンバータ２２により昇圧して第一バッテリＢ１の充電を行うことにより、第一バッテリＢ１の電源電圧Ｖを上昇させる。
【００８１】
（５）上記の各実施形態では、昇温判定部１５が、電動機Ｍの温度Ｔに関して、当該温度Ｔが、上限温度Ｔｍａｘより低い温度に設定された判定温度Ｔｔに達した場合に特定昇温状態であると判定する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、昇温判定部１５は、電動機Ｍの温度Ｔが、上限温度Ｔｍａｘより低い温度に設定された判定温度Ｔｔ以上である状態が、予め定められた判定時間継続した場合に特定昇温状態であると判定する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、判定温度Ｔｔは、上記の実施形態における判定温度Ｔｔと同様に設定することができる。また、予め定められた判定時間継続することを条件とするので、上記の実施形態における判定温度Ｔｔよりも低い温度に設定しても好適である。ここで、判定温度Ｔｔ以上である状態が所定の判定時間以上継続することを条件とするのは、電動機Ｍの温度Ｔが短時間だけ上昇して直ぐに下降する場合であって上限温度Ｔｍａｘまで到達する可能性が低い場合にまで電圧上昇制御を行うことを避けるためである。従って、判定時間は、判定温度Ｔｔとの関係で、電動機Ｍの温度Ｔが上限温度Ｔｍａｘまで上昇する可能性があることを判定できるような時間を設定すると好適である。
【００８２】
（６）上記の各実施形態では、昇温判定部１５が、電動機Ｍの回転速度Ｒに基づいて特定昇温状態を判定する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。上記の実施形態のように、電動機Ｍの回転速度Ｒと内燃機関ＩＥの回転速度とが比例する場合には、内燃機関ＩＥの回転速度に基づいて特定昇温状態を判定する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。例えば、内燃機関ＩＥが、予め定められた判定回転速度以上の回転速度で回転する状態を予め定められた時間継続したことを条件として電圧上昇制御を実行する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【００８３】
（７）上記の各実施形態では、昇温判定部１５により特定昇温状態であると判定された場合に必ず、電圧上昇制御部１７が電圧上昇制御を実行する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、電源電圧Ｖが予め定められた上限電圧Ｖｍａｘよりも低い電圧に設定された上昇制御許可電圧以下であることを条件として、電圧上昇制御部１７が電圧上昇制御を行う構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。ここで、上昇制御許可電圧は、電圧上昇制御を行っても電動機Ｍの温度上昇を抑制する効果がほとんど得られない電圧、すなわち電源電圧Ｖの上限電圧Ｖｍａｘに非常に近い温度に設定すると好適である。これにより、電圧上昇制御を行っても電源電圧Ｖの上昇幅が小さいために電動機Ｍの温度上昇を抑制する効果が少ない場合に、無駄な電圧上昇制御を実行しない構成とすることができる。なお、このような場合には、例えば、変速機構４の変速比を上昇させ、電動機Ｍ及び内燃機関ＩＥの回転速度を低下させる制御を行うことができる。
【００８４】
（８）上記第一の実施形態では、電動機Ｍの回転速度Ｒが所定の出力限界回転速度Ｒｏを超えていることをゼロトルク制御実行条件とする場合について説明し、上記第二の実施形態では、電動機Ｍの温度Ｔが所定の出力限界温度Ｔｏを超えていることをゼロトルク制御実行条件とする場合について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、電動機Ｍの回転速度Ｒが所定の出力限界回転速度Ｒｏを超えていること及び電動機Ｍの温度Ｔが所定の出力限界温度Ｔｏを超えていることの双方を判定し、これらの一方が満たされた場合にゼロトルク制御を実行する構成、或いは、これらの一方が満たされた場合にゼロトルク制御を実行する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、ゼロトルク制御実行条件として、これら以外の条件を設定することも可能である。例えば、電動機Ｍが、出力限界回転速度Ｒｏ以上の回転速度Ｒで回転する状態を予め定められた時間継続したことをゼロトルク制御実行条件とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【００８５】
（９）上記の各実施形態では、本発明に係る制御装置１による制御対象となる車両が、いわゆる１モータパラレル方式のハイブリッド車両２である場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、制御対象となる車両を、少なくとも３つの回転要素を有する動力分配用の差動歯車装置を備え、差動歯車装置の第一の回転要素に内燃機関ＩＥ、第二の回転要素に発電機Ｇ、第三の回転要素に電動機Ｍ及び車輪Ｗが駆動連結される、いわゆるスプリット方式のハイブリッド車両とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。このようなスプリット方式のハイブリッド車両においても、高車速域において電動機Ｍのゼロトルク制御を行い、主に内燃機関ＩＥのトルクにより車両を走行させるモードを有する場合がある。このような場合には、本発明の構成を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、車両の駆動力源としての内燃機関及び電動機と、前記電動機の電源電圧を供給する蓄電装置と、前記内燃機関により駆動されて発電し、前記蓄電装置を充電可能な発電機と、を備えたハイブリッド車両を制御する制御装置に好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１：制御装置（ハイブリッド車両用制御装置）
２：ハイブリッド車両
３：駆動伝達機構
４：変速機構
１３：ゼロトルク制御部
１５：昇温判定部
１７：電圧上昇制御部
ＩＥ：内燃機関
Ｍ：電動機
Ｇ：発電機
Ｂ１：第一バッテリ（蓄電装置）
Ｗ：車輪
Ｑ：出力トルク
Ｔ：電動機温度
Ｔｍａｘ：上限温度
Ｔｔ：判定温度
Ｖ：電源電圧
Ｖｍａｘ：上限電圧
Ｖｍｉｎ：下限電圧
Ｒ：回転速度
Ｒｏ：出力限界回転速度
Ｒｔ：判定回転速度
Ｒｃ：連続運転可能回転速度
【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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【図９】
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【図１０】
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