(57)【要約】【課題】高速走行中にモータの故障が発生した場合、高電圧バッテリーに過充電が起こらないようにするハイブリッド車両のバッテリー保護方法およびその装置を提供する。【解決手段】バッテリーの電源としてモータを選択的に駆動させ、モータの駆動によって発生した電気によってバッテリーを選択的に充電させるハイブリッド車両のバッテリー保護方法であって、モータが設定された一定速度以上の速度で運転されているかを判断する段階、モータの故障が発生したかを判断する段階、モータが一定速度以上の速度で運転する状態でモータの故障が発生すれば、過充電防止変速マップを適用して目標変速段を決める段階、および目標変速段に変速を実行する段階を含むことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーの電源としてモータを選択的に駆動させ、前記モータの駆動によって発生した電気によって前記バッテリーを選択的に充電させるハイブリッド車両のバッテリー保護方法であって、
前記モータが設定された一定速度以上の速度で運転されているかを判断する段階、
前記モータの故障が発生したかを判断する段階、
前記モータが一定速度以上の速度で運転する状態で前記モータの故障が発生すれば、過充電防止変速マップを適用して目標変速段を決める段階、および
前記目標変速段に変速を実行する段階、
を含むことを特徴とするハイブリッド車両のバッテリー保護方法。
【請求項２】
前記過充電防止変速マップを適用して決められた前記目標変速段は、同じ運転条件で一般運転変速マップを適用して決められた目標変速段よりも低いことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両のバッテリー保護方法。
【請求項３】
前記モータの速度は、加速ペダルの変位と車速から計算され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のバッテリー保護方法。
【請求項４】
前記保護方法は、
エンジン速度が設定された最大速度を超過するかを判断する段階、および
前記エンジン速度が設定された最大速度を超過する場合、エンジン速度を制限する制御を実行する段階、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両のバッテリー保護方法。
【請求項５】
前記エンジン速度が設定された最大速度以下である場合、エンジントルク制御を実行する段階をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両のバッテリー保護方法。
【請求項６】
動力源としてエンジンとモータを含み、動力源から発生した動力を変速機を介して出力し、バッテリーの電源として前記モータを選択的に駆動させ、前記モータの駆動によって発生した電気によって前記バッテリーを選択的に充電させるハイブリッド車両のバッテリー保護装置であって、
該保護装置は、ハイブリッド車両の全般的な動作を制御する少なくとも１つの制御器を含み、
該制御器は、一般運転変速マップと過充電防止変速マップのうちのいずれか１つのマップで決められた変速段に応じて変速を行い、
前記モータが一定速度以上の速度で運転している状態で前記モータに故障が発生した場合にのみ前記過充電防止変速マップを適用して目標変速段を決め、
該目標変速段に変速を実行することを特徴とするハイブリッド車両のバッテリー保護装置。
【請求項７】
前記過充電防止変速マップを適用して決められた目標変速段は、同じ運転条件で前記一般運転変速マップを適用して決められた目標変速段よりも低いことを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド車両のバッテリー保護装置。
【請求項８】
前記制御器は、エンジン速度が設定された最大速度を超過する場合、前記エンジン速度を制限する制御を実行することを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド車両のバッテリー保護装置。
【請求項９】
前記制御器は、エンジン速度が設定された最大速度以下である場合、エンジントルク制御を実行することを特徴とする請求項８に記載のハイブリッド車両のバッテリー保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッド車両のバッテリー保護方法およびその装置に係り、より詳細には、走行中にモータの故障が発生した場合、高電圧バッテリーに過充電が起こらないようにするハイブリッド車両のバッテリー保護方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に対する継続する燃費向上の要求と各国の排出ガス規制強化の動向に応じて親環境自動車に対する要求が増加しており、これに対する現実的な対応としてハイブリッド車両が注目を集めている。
ハイブリッド車両は、エンジン、変速機、モータ、インバータシステム、そしてバッテリーを含んでおり、このようなエンジン、変速機、モータ、インバータシステム、そしてバッテリーは制御器によって制御されて目標動力を生ずるようになっている。
【０００３】
ハイブリッド車両においてモータは、高電圧バッテリーの電源によって駆動されるため、高い効率特性が得られる速度制御領域とトルク制御領域に広い特性を有する埋め込み型永久磁石モータが用いられる。
埋め込み型永久磁石モータが高速で作動している途中で故障が発生すれば、高速で回転する永久磁石によって高電圧が発生する。
【０００４】
そして、モータの故障によって発生する高電圧は、インバータシステムを介してハイブリッド車両のエネルギー貯蔵装置である高電圧バッテリーに過度な充電電圧で供給され、高電圧バッテリーの寿命を短縮させ、甚だしい場合には高電圧バッテリーを破損するという問題が発生する（例えば、特許文献１参照）。
さらに、高電圧バッテリーを保護するための過充電保護機能が失われた場合、火災などが発生し、運転者等の安全を保障できなくなるという問題を生ずる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平特開２００９−２３４５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、高速走行中にモータの故障が発生した場合、高電圧バッテリーに過充電が起こらないようにするハイブリッド車両のバッテリー保護方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明のハイブリッド車両のバッテリー保護方法は、バッテリーの電源としてモータを選択的に駆動させ、モータの駆動によって発生した電気によってバッテリーを選択的に充電させるハイブリッド車両のバッテリー保護方法であって、モータが設定された一定速度以上の速度で運転されているかを判断する段階、モータの故障が発生したかを判断する段階、モータが一定速度以上の速度で運転する状態でモータの故障が発生すれば、過充電防止変速マップを適用して目標変速段を決める段階、および目標変速段に変速を実行する段階を含むことを特徴とする。
【０００８】
上記の過充電防止変速マップを適用して決められた目標変速段は、同じ運転条件で一般運転変速マップを適用して決められた目標変速段よりも低いことが好ましい。
モータの速度は、加速ペダルの変位と車速から計算されることがよい。
【０００９】
上記の方法は、エンジン速度が設定された最大速度を超過するかを判断する段階、およびエンジン速度が設定された最大速度を超過する場合、エンジン速度を制限する制御を実行する段階をさらに含むことが好ましい。
エンジン速度が設定された最大速度以下である場合、エンジントルク制御を実行する段階をさらに含むことが好ましい。
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明のハイブリッド車両のバッテリー保護装置は、動力源としてエンジンとモータを含み、動力源から発生した動力を変速機を介して出力し、バッテリーの電源としてモータを選択的に駆動させ、モータの駆動によって発生した電気によってバッテリーを選択的に充電させるハイブリッド車両に適用されるハイブリッド車両のバッテリー保護装置であって、
上記の装置は、ハイブリッド車両の全般的な動作を制御する少なくとも１つの制御器を含み、制御器は、一般運転変速マップと過充電防止変速マップのうちのいずれか１つのマップによって決められた変速段に応じて変速を行い、モータが一定速度以上の速度で運転している状態でモータの故障が発生した場合にのみ過充電防止変速マップを適用して目標変速段を決め、目標変速段に変速を実行することを特徴とする。
【００１１】
過充電防止変速マップを適用して決められた目標変速段は、同じ運転条件で一般運転変速マップを適用して決められた目標変速段よりも低いことがよい。
【００１２】
制御器は、エンジン速度が設定された最大速度を超過する場合、エンジン速度を制限する制御を実行することが好ましい。
制御器は、エンジン速度が設定された最大速度以下である場合、エンジントルク制御を実行することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態に係るハイブリッド車両は、高速走行中にモータの故障が発生した場合、過度な高電圧の発生を抑制させて、高電圧バッテリーで過充電が起こらないようにすることにより、バッテリーの耐久性および運転者等の安定性を向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るハイブリッド車両のバッテリー保護装置を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るハイブリッド車両のバッテリー保護方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係るハイブリッド車両のバッテリー保護装置を示す概略図である。
【００１６】
図１に示したとおり、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両のバッテリー保護装置は、運転情報検出部（Ｄｒｉｖｉｎｇ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）１０１、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１０２、ＨＣＵ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１０３、ＴＣＵ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１０４、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１０５、バッテリー（Ｂａｔｔｅｒｙ）１０６、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）１０７、エンジン２００、エンジンクラッチ２５０、モータ３００、および変速機４００を含む。
【００１７】
運転情報検出部１０１は、加速ペダルの変位とブレーキペダルの変位、車速、およびエンジン速度などの情報を検出し、これに対する情報をＨＣＵ１０３に提供する。
運転情報検出部１０１は、ブレーキペダルの作動可否を検出するブレーキペダルセンサ（図示せず）、および加速ペダルの作動変位を検出するＡＰＳ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ  Ｐｅｄａｌ  Ｓｅｎｓｏｒ）（図示せず）を含む。さらに、運転情報検出部１０１は、現在の車速を検出する車速検出手段とエンジン速度を検出するエンジンの速度検出手段を含んでもよい。
【００１８】
ＥＣＵ１０２は、ネットワークに連結するＨＣＵ１０３と連動してエンジン２００の諸般の動作を制御し、ＨＣＵ１０３の要求に応じてエンジン２００の速度を制限してモータ３００の速度が低速になるように誘導することによってバッテリー１０６の過充電を防ぐ。
ＨＣＵ１０３は最上位制御器であって、ネットワークに連結する下位制御器を統合制御してハイブリッド車両の全般的な動きを制御し、車両の高速走行中にモータ３００の故障が検出された場合、有段変速機の特性を利用して変速段を制限し、エンジン２００の速度を制御してモータ３００の速度が低速になるように誘導し、過電圧が発生しないようにする。
これによって、バッテリー１０６の過充電を防止する。
【００１９】
ＴＣＵ１０４は、ネットワークに連結するＨＣＵ１０３の制御に応じて変速機４００に備えられるアクチュエータを制御して目標変速段に変速を制御し、エンジンクラッチ２５０に供給される流体の圧力を制御してエンジンクラッチ２５０の結合および解除を実行し、エンジン２００の動力伝達を制御する。このようなＴＣＵ１０４には、一般運転変速マップと高速運転でモータ故障によるバッテリー過充電防止変速マップが設定されている。
車両が高速運転される状態でモータ３００の故障が検出されればＴＣＵ１０４は、ＨＣＵ１０３の要求に応じて過充電防止変速マップを適用し、目標変速段を決めた後、変速機４００に備えられるアクチュエータを制御し、決められた目標変速段に変速を制御する。これにより、故障が発生したモータ３００の高速回転を防止し、過電圧発生を防止する。
【００２０】
モータ３００の故障が発生した状態で過充電防止変速マップが適用され決められる目標変速段は、現在の変速段よりも低い低速変速段に決定される。
ＰＣＵ１０５は、ＭＣＵ（Ｍｏｔｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）と複数の電力スイッチング素子で構成されるインバータおよび保護回路を含み、ＨＣＵ１０３で印加される制御信号に応じ、バッテリー１０６で供給される直流電圧を三相交流電圧に変換させてモータ３００の駆動を制御する。
【００２１】
また、ＰＣＵ１０５は、モータ３００で発電する電圧を利用してバッテリー１０６を充電する。
ＰＣＵ１０５に含まれる電力スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、トランジスタおよびリレーのうちのいずれか１つで構成されてもよい。
【００２２】
バッテリー１０６は、ＨＥＶモード（エンジンとモータが駆動するモード）およびＥＶモード（モータが駆動するモード）でモータ３００に電源を供給し、モータ３００で発電する電圧を貯蔵する。
ＢＭＳ１０７は、バッテリー１０６の電圧、電流、温度などの情報を検出してバッテリー１０６の充電状態を管理し、バッテリー１０６の充電電流量または放電電流量を制御して限界電圧以下に過放電したり限界電圧以上に過充電しないようにする。
【００２３】
エンジン２００は、ＥＣＵ１０２の制御に応じて最適な運転状態に駆動制御される。
ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｔａｒｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２１０は、車両の運転状況に応じてエンジン２００のアイドル停止および再始動を実行させる。
エンジンクラッチ２５０は、エンジン２００とモータ３００との間に配置され、ＴＣＵ１０４の制御に応じて作動し、エンジン２００とモータ３００との間の動力伝達を制御する。
【００２４】
モータ３００は、ＰＣＵ１０５を介して供給される三相交流電圧によって駆動されてエンジン２００の出力トルクを補助することができ、エンジン２００の出力トルクに余剰トルクがある場合や制動時に発電機として作動してバッテリー１０６を充電する。
変速機４００は、ＴＣＵ１０４の制御に応じて変速比を調整し、運転モードに応じてクラッチ２５０を介して印加される出力トルクを変速比に応じて調整し、駆動輪に伝達する。これによって自動車が走行するようになる。
変速機４００としては、自動変速機あるいは無段変速機が用いられてもよい。
本発明の実施形態が適用されるハイブリッド車両の通常の動作は、従来のハイブリッド車両と同一あるいは類似しているため、これについての具体的な説明は省略する。
【００２５】
図２は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両のバッテリー保護方法を示すフローチャートである。
本発明の実施形態が適用されるハイブリッド車両が運行する状態において、最上位制御器であるＨＣＵ１０３は、運転情報検出部１０１から運転要求である加速ペダルの変位を検出する（Ｓ１０１）。そして、車速検出手段を介して現在の車速を検出する（Ｓ１０２）。
このとき、ＨＣＵ１０３は、運転要求である加速ペダルの変位と現在の車速を分析し、モータ３００が設定された基準速度以上の高速で運転されているかを判断する（Ｓ１０３）。
【００２６】
Ｓ１０３段階において、モータ３００が設定された基準速度未満で運転されている状態であれば、モータ３００の故障が発生しても過電圧が発生しない。したがって、本発明の実施形態に係る方法はＳ１０１段階に戻る。
しかし、Ｓ１０３段階において、モータ３００が高速で運転されている状態であれば、モータ３００の状態をモニタリングし（Ｓ１０４）、モータ３００の故障が発生したかを判断する（Ｓ１０５）。
【００２７】
Ｓ１０５段階において、モータ３００が正常であれば、ＨＣＵ１０３は運転要求に応じてＥＣＵ１０２を介し、エンジン２００を制御して出力トルクを安定に維持する（Ｓ１１２）。
しかし、Ｓ１０５段階において、モータ３００の故障が発生した状態であると判断されれば、ＴＣＵ１０４から提供される変速段の情報を分析し、現在の変速段が過充電防止変速マップによって決められて同期された状態であるかを判断する（Ｓ１０６）。
【００２８】
Ｓ１０６段階において、現在の変速段が過充電防止変速マップによって決められて同期された状態でなく、一般運転変速マップによって決められて同期された状態であれば、ＨＣＵ１０３はモータ３００の故障が発生したことをＴＣＵ１０４に知らせる。
ＴＣＵ１０４は、過充電防止変速マップを適用して目標変速段を決め（Ｓ１０７）、目標変速段に同期されるように変速機４００を制御する（Ｓ１０８）。
過充電防止変速マップによって決められた目標変速段は、一般運転変速マップが適用されて決められた現在の変速段よりも低い変速段であることがよく、これによって車速が減少してモータ３００の回転速度が減少する。
【００２９】
しかし、Ｓ１０６段階において、現在の変速段が過充電防止変速マップによって決められた状態であれば、モータ３００の故障によるバッテリー過充電防止制御が実行されているものと判定して現在の変速段を維持する（Ｓ１０９）。
この後、エンジン２００の速度を検出し、エンジン２００の速度が設定された最大速度を超過したかを判断する（Ｓ１１０）。Ｓ１１０段階において、エンジン２００の速度が設定された最大速度以下であれば、ＥＣＵ１０２を介して現在のエンジントルクを制御する（Ｓ１１２）。Ｓ１１０段階において、エンジン２００の速度が設定された最大速度を超過した状態であれば、ＥＣＵ１０２を介してエンジン２００の速度を制限する制御を実行する（Ｓ１１１）。
【００３０】
したがって、モータ３００が高速運行される状態でモータ３００の故障が発生した場合、過充電防止変速マップを適用して下位変速段に同期されるように制御し、エンジン２００の出力を制限する。したがって、モータ３００の高速回転を防ぎ、モータ３００から過電圧が発生しないようにする。
これにより、バッテリー１０６の過充電を防いでバッテリー１０６の寿命を延ばし、運転者の安全性を確保する。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記の実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲内で多様な形態への変更実施が可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１０１：運転情報検出部
１０２：ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）
１０３：ＨＣＵ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）
１０４：ＴＣＵ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）
１０５：ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）
１０６：バッテリー
１０７：ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）
２００：エンジン
２１０：ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｔａｒｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）
２５０：エンジンクラッチ
３００：モータ
４００：変速機
【図１】
2012091770.tif 000003
【図２】
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