JP2007168789A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両の制御装置において、バッテリの温度上昇を効果的に抑制すると共に、車両の諸性能の低下を抑制する。
【解決手段】駆動源としてエンジンおよびモータ・ジェネレータ（ＭＧ）を有するハイブリッド車両の制御装置は、ＭＧの電源となるバッテリの温度を検出する温度検出部と、温度検出部によって検出されたバッテリの温度の時間変化に基づいてＭＧのトルク指令値を決定するＨＶ−ＥＣＵ（ハイブリッド制御部）と、を備える。ＨＶ−ＥＣＵは、バッテリの温度の時間上昇度が所定の閾値を超えたときには、ＭＧの出力トルクを減らすように制御するが、エンジンおよびモータの総出力トルクの立ち上がりから所定の時間内はＭＧの出力トルクを減らさないように制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、駆動源としてエンジンおよびモータを有するハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、モータの電源となるバッテリの寿命の向上を可能とする技術に関する。

ハイブリッド車両のモータ用のバッテリは、許容温度を超えると、極板の劣化や液洩れ等の問題が生じる場合がある。そこで、従来より、バッテリの温度を検出する温度検出部を設け、そのときの検出温度においてバッテリの充放電に許容される許容電力値を導出し、その許容電力値から求められるインバータの入力電力の許容値に基づいてモータのトルク指令値を決定することで、バッテリの温度上昇を抑制するものが提案されている（特許文献１）。

特開２００１−１１２１１０号公報

しかしながら、上記従来技術では、車両の加速時や減速時（回生時）等、バッテリの電力消費量が大きい場合には、その温度が急激に上昇し、上限温度に到達してしまうという場合があった。また、上記従来技術では、上限温度は超えていないものの、その温度付近の状態が継続して、バッテリの劣化が進行してしまうという場合や、バッテリの温度上昇の抑制によって車両の諸性能の低下が起きる場合があった。

本発明は、バッテリの温度上昇を効果的に抑制すると共に、車両の諸性能の低下を抑制することを目的とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、駆動源としてエンジンおよびモータを有するハイブリッド車両の制御装置であって、モータの電源となるバッテリの温度を検出する温度検出部と、車両の運転状態および／または走行状態に応じたモータの仮トルク指令値に対し、該仮トルク指令値から前記温度検出部によって検出されたバッテリの温度の時間変化に応じた分だけモータのトルクを低下させてモータトルク指令値を決定する制御部と、を含み、前記制御部は、エンジンおよびモータの総出力トルクの立ち上がりから所定の時間内はモータトルク指令値を仮トルク指令値から低下させないこと、を特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、駆動源としてエンジンおよびモータを有するハイブリッド車両の制御装置であって、モータの電源となるバッテリの温度を検出する温度検出部と、車両の運転状態および／または走行状態に応じたモータの仮トルク指令値に対し、該仮トルク指令値から前記温度検出部によって検出されたバッテリの温度の時間変化に応じた分だけモータのトルクを低下させてモータトルク指令値を決定するとともに、車両の運転状態および／または走行状態に応じてエンジンの出力トルク指令値を決定する制御部と、を含み、前記制御部は、エンジンおよびモータの総出力トルクの立ち上がりから所定の時間内は仮トルク指令値からのモータトルクの低下量を補償するようにエンジントルク指令値を増加させること、を特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置において、前記制御部は、バッテリの温度の時間上昇度が大きいほどモータのトルクが低くなるようにトルク指令値を決定すること、としても好適であるし、前記制御部は、車両の加速要求量に応じてモータの仮トルク指令値を決定すること、としても好適であるし、前記制御部は、バッテリの温度の時間上昇度が所定の閾値を超える場合には、当該閾値を超えない場合よりモータトルクを低下させ、さらにその低下量を、エンジンおよびモータの総出力トルクの立ち上がりからの経過時間に応じて変えること、としても好適である。

本発明は、バッテリの温度上昇をより効果的に抑制すると共に、車両の諸性能の低下を抑制することができるという効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかるハイブリッド制御装置１０の要部構成を示すブロック図である。

図１に示すように、ハイブリッド車両には、駆動源としてエンジン１２（例えばガソリンエンジン）およびモータ（例えばモータ・ジェネレータ；以下ＭＧと記す）１４が搭載されている。エンジン１２の出力トルクＴｅとＭＧ１４の出力トルクＴｍの合計が車両の総駆動トルクＴ（＝Ｔｅ＋Ｔｍ）となる。なお、本実施形態では、ＭＧ１４として、発電機としての機能も有するモータ・ジェネレータを用いた場合について例示するが、本発明は、発電機を別途備える車両にも適用可能である。

ＭＧ１４の電源電力は、バッテリ１６からインバータ１８を介して供給される。モータ制御部（以下、ＭＧ−ＥＣＵと記す）２０は、インバータ１８を制御することで、ＭＧ１４の出力トルクＴｍを制御する。

エンジン制御部（以下、エンジンＥＣＵと記す）２２は、エンジン１２の燃料噴射量や点火タイミング、スロットル開度等を制御する。また、エンジン１２は、出力トルク可変機構（例えば、可変動弁システムや電子制御スロットル等）を搭載しており、エンジンＥＣＵ２２は、運転状態や走行状態に応じてこれを制御し、適宜、エンジン１２の出力トルクＴｅを増減することができる。このトルク制御は、バッテリ１６の温度上昇を抑制するために低減させたモータトルクＴｍの補償に利用される。

ハイブリッド制御部（以下、ＨＶ−ＥＣＵと記す）２４は、エンジン１２やモータ１４等の運転状態や車両の走行状態を示す諸パラメータ（例えばエンジン回転数、加速要求量［例えばアクセル踏込量］、車両速度、減速要求量［例えばブレーキペダルのＯＮ／ＯＦＦや踏込量］、シフト段、ステアリング角度等）を取得する。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ２４は、バッテリ１６に設けられた温度センサ２６から、バッテリ温度ｔｂを取得する。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ２４は、例えば、保持しているマップ（情報）を参照して、上記パラメータ、バッテリ温度ｔｂ、およびバッテリ温度の時間変化（例えば所定の時間間隔におけるバッテリの温度変化）に対応するエンジントルクＴｅおよびモータトルクＴｍを取得する。

図２は、バッテリ１６の温度の時間変化の一例を示す図である。この図２に示すように、ある時刻で検出されたバッテリ１６の温度ｔｂ０が同じでも、そのときの温度の時間変化Δｔｂ１，Δｔｂ２の大小によって到達温度ｔｂ１ｓ，ｔｂ２ｓが異なり、時間上昇度が大きいと、上限温度を超えてしまう場合がある。そこで、本実施形態にかかるＨＶ−ＥＣＵ２４は、各ケースで取得されたバッテリ温度ｔｂに加えて、さらにバッテリ温度の時間変化に基づいて、上限温度に到達させないためのエンジントルクＴｅおよびモータトルクＴｍを取得する。これにより、バッテリ温度が上限温度（許容温度）を超えるのをより確実に防止し、バッテリ１６の寿命をより長くすることができる。

なお、ＨＶ−ＥＣＵ２４は、バッテリ１６の温度ｔｂおよび温度変化を考慮せずに上記パラメータに対応する仮エンジントルクＴｅ’および仮モータトルクＴｍ’を取得し、それをバッテリ温度ｔｂおよび／またはその時間変化に基づいて補正することで、エンジントルクＴｅおよびモータトルクＴｍを取得するようにしてもよい。すなわち、バッテリ温度ｔｂおよび／またはその時間変化（例えば時間上昇度）が所定の閾値に満たないとき（すなわちバッテリ温度の上限温度［許容温度］への到達が予測されないとき）には、仮エンジントルクＴｅ’および仮モータトルクＴｍ’を、そのままエンジントルクＴｅおよびモータトルクＴｍとし、他方、バッテリ温度ｔｂおよび／またはその時間変化が閾値を超えるとき（すなわちバッテリ温度の上限温度［許容温度］への到達が予測されるとき）には、マップを参照して、仮エンジントルクＴｅ’および仮モータトルクＴｍ’を当該バッテリ温度ｔｂおよび／またはその時間変化に応じて補正し、その補正した値をエンジントルクＴｅおよびモータトルクＴｍとすればよい。

ＨＶ−ＥＣＵ２４は、エンジントルクＴｅに対応するトルク指令値Ｔｅ＊をエンジンＥＣＵ２２に入力し、またモータトルクＴｍに対応するトルク指令値Ｔｍ＊をＭＧ−ＥＣＵ２０に入力する。エンジンＥＣＵ２２は、トルク指令値Ｔｅ＊に基づいてエンジン１２を制御し、またＭＧ−ＥＣＵ２０は、トルク指令値Ｔｍ＊に基づいてインバータ１８を制御する。

本実施形態にかかる制御について説明するまえに、ＨＶ−ＥＣＵ２４によってモータトルクＴｍおよびエンジントルクＴｅの制限制御のみを行う場合を参考例として図３，４を参照しながら説明する。

図３は、ある運転状態（または走行状態）における総駆動トルク（Ｔ，Ｔ１，Ｔ２）、エンジントルクＴｅおよびモータトルク（Ｔｍ，Ｔｍ１，Ｔｍ２）の経時変化を示す図である。（ａ）は、モータトルクＴｍの制限を行わない場合（平常状態）の図、また（ｂ）は、バッテリ１６の温度Ｔｂおよびその時間変化に応じてモータトルクＴｍの制限を行う場合の図である。なお、横軸は時間、縦軸はトルクである。

バッテリ１６の温度ｔｂおよびその時間変化（時間上昇度）が十分に小さく、モータトルクＴｍの制限を行わない場合には、図３（ａ）に示すように、加速要求（アクセルの踏み込み）が行われると、総駆動トルクＴを、時刻ｔｓから急峻に立ち上がるステップ状となるようにする。このとき、エンジントルクＴｅは、なだらかな増加となるから、モータトルクＴｍを図３のハッチング領域とすることで、ステップ状の総駆動トルクＴを実現する。

これに対し、バッテリ１６の温度ｔｂおよび／またはその時間変化（時間上昇度）が大きく、それらについて設定された所定の閾値を超えており、ＭＧ１４が図３（ａ）のモータトルクＴｍを出力するとバッテリ１６の温度ｔｂが上限温度に到達してしまうおそれがある場合には、図３（ｂ）に示すように、モータトルクＴｍを制限して、バッテリ１６の電力消費量を抑制する。モータトルク（Ｔｍ１［右上がりハッチング］，Ｔｍ２［網掛け］）は（ａ）の場合より小さく（Ｔｍ＞Ｔｍ１＞Ｔｍ２）、エンジントルクＴｅは（ａ）の場合と同じであるので、総駆動トルクＴ１，Ｔ２は（ａ）の場合より小さくなる（Ｔ＞Ｔ１＞Ｔ２）。このように、モータトルクＴｍを低下させることにより、バッテリ１６の電力消費量が減って温度上昇が抑制され、その寿命が長くなるという効果が得られる。なお、モータトルクＴｍが大きいほど、バッテリ１６の電力消費量が増大し、その温度ｔｂが高くなるから、本実施形態では、バッテリ１６の温度ｔｂあるいはその時間上昇度が大きいほどモータトルクＴｍを少なくする。

図４は、図３とは別の運転状態（または走行状態）における総駆動トルク（Ｔ，Ｔ１１，Ｔ１２）、エンジントルクＴｅおよびモータトルク（Ｔｍ，Ｔｍ１１，Ｔｍ１２）の経時変化を示す図である。図４は、図３より加速要求量（例えばアクセルの踏込量）が大きい場合の例である。図３（ａ）のケースでは、立ち上がり時からエンジントルクＴｅが所定値となるまでモータトルクＴｍを出力し、エンジントルクＴｅが所定値となった時点でモータトルクＴｍの出力を停止するようにしている。これに対し、加速要求量が大きいと、その分、総駆動トルクＴを大きくする必要があるので、図４（ａ）のケースでは、立ち上がり後においても、エンジントルクＴｅにモータトルクＴｍを上乗せするかたちで、引き続きモータトルクＴｍを出力している。なお、この図でも、（ａ）は、モータトルクＴｍの制限を行わない場合の図、また（ｂ）は、バッテリ１６の温度ｔｂおよびその時間変化に応じてモータトルクＴｍの制限を行う場合の図である。なお、横軸は時間、縦軸はトルクである。

バッテリ１６の温度ｔｂおよびその時間変化（時間上昇度）が十分に小さく、モータトルクＴｍの制限を行わない場合には、図４（ａ）に示すように、ある時刻で加速要求（アクセルの踏み込み）が行われると、総駆動トルクＴを、時刻ｔｓから急峻に立ち上がるステップ状となるようにする。このとき、エンジントルクＴｅは、なだらかな増加となるから、モータトルクＴｍを図４のハッチング領域とすることで、ステップ状の総駆動トルクＴを実現する。

これに対し、バッテリ１６の温度ｔｂおよび／またはその時間変化（時間上昇度）が大きく、それらについて設定された所定の閾値を超え、ＭＧ１４が図４（ａ）のモータトルクＴｍを出力するとバッテリ１６の温度ｔｂが上限温度に到達してしまうおそれがある場合には、図４（ｂ）に示すように、モータトルクＴｍを制限して、バッテリ１６の電力消費量を抑制する。モータトルク（Ｔｍ１１［右上がりハッチング］，Ｔｍ１２［網掛け］）は（ａ）の場合より小さく（Ｔｍ＞Ｔｍ１１＞Ｔｍ１２）、エンジントルクＴｅは（ａ）の場合と同じであるので、総駆動トルクＴ１１，Ｔ１２は（ａ）の場合より小さくなる（Ｔ＞Ｔ１１＞Ｔ１２）。このように、モータトルクＴｍを低下させることでバッテリ１６の電力消費量が減るので、バッテリ１６の温度上昇が抑制され、その寿命が長くなるという効果が得られる。なお、このケースでも、バッテリ１６の温度ｔｂあるいはその時間上昇度が高いほどモータトルクＴｍを小さくする。

さて、図４（ｂ）のケースと図３（ｂ）のケースとを比較すると、バッテリ１６の温度上昇を抑制するために制限したモータトルクの経時変化特性が異なっているのがわかる。具体的には、例えば、図４（ｂ）のケースでは、立ち上がり時刻ｔｓから所定の時間が経過し、エンジントルクＴｅが所定の値となった時点（時刻ｔ１）において、モータトルク（Ｔｍ１１，Ｔｍ１２）を出力させており、しかもバッテリ１６の温度の時間変化が小さい場合のモータトルクＴｍと、時間変化が所定の閾値を超える場合のモータトルク（Ｔｍ１１，Ｔｍ１２）とが、異なる値となっている。これに対し、図３（ｂ）のケースでは、立ち上がり時刻ｔｓから同じ時間が経過した時刻ｔ１では、バッテリ１６の温度の時間変化によらずモータトルクＴｍ１，Ｔｍ２は零である。つまり、本実施形態では、検出されたバッテリ１６の温度ｔｂおよび／またはその時間変化に対して一対一でモータトルクＴｍ（の制限量）を決定するのではなく、車両の運転状態および／または走行状態（例えば加速要求量）に応じて適切にモータトルクＴｍ（の制限量）を決定している。

次に本実施形態にかかるＨＶ−ＥＣＵ２４によってモータトルクＴｍおよびエンジントルクＴｅの制限制御とトルク制限を行わない制御を組み合わせて行う実施例について図５，６を参照しながら説明する。

図５は、図４と同じ運転状態（または走行状態）について図４とは別のロジックで制御を行った場合における総駆動トルク（Ｔ２１，Ｔ２２）、エンジントルクＴｅおよびモータトルク（Ｔｍ２１，Ｔｍ２２）の経時変化を示す図である。なお、図５は、バッテリ１６の温度ｔｂおよびその時間変化に応じてモータトルクＴｍの制限を行う場合の図である。モータトルクＴｍを制限しない場合は、図４（ａ）と全く同じであるので省略する。なお、横軸は時間、縦軸はトルクであり、その表記法は図３および図４と同じである。

図５に示すように、このケースでは、バッテリ１６の温度ｔｂおよびその時間変化に異常が検出された場合においても、総駆動トルクＴの立ち上がり時（立ち上がり開始から所定時間内）にはモータトルクＴｍの制限を行わないようにしている。図４の（ｂ）のケースのように、総駆動トルクＴの立ち上がり開始からモータトルクＴｍを制限すると、車両停止状態からの加速性能が低下してしまうが、このように、立ち上がり時（例えば立ち上がり開始時ｔｓから所定時間内）にはモータトルクＴｍの制限を行わないようにすることで、それを抑制することができる。また、これにより、運転者にとっても当該加速性能の低下に伴う違和感を感じにくくなるという効果が得られる。なお、立ち上がり開始ｔｓから所定時間が経過した後は、図４（ｂ）と同様にモータトルクＴｍを制限している。

図６は、図４および図５と同じ運転状態（または走行状態）について別のロジックで制御を行った場合における総駆動トルク（Ｔ３１，Ｔ３２）、エンジントルクＴｅおよびモータトルク（Ｔｍ３１，Ｔｍ３２）の経時変化を示す図である。なお、図６は、バッテリ１６の温度ｔｂおよびその時間変化に応じてモータトルクＴｍの制限を行う場合の図である。モータトルクＴｍを制限しない場合は、図４（ａ）と全く同じであるので省略する。なお、横軸は時間、縦軸はトルクであり、その表記法は図３および図４と同じである。

図６に示すように、このケースでは、ＨＶ−ＥＣＵ２４は、エンジン１２に、図５のケースのエンジントルクＴｅより増大したエンジントルクＴｅ１を出力させることで、モータトルクＴｍ３１，Ｔｍ３２の制限による総駆動トルクＴ３１，Ｔ３２の低下分を補償している。こうすることで、モータトルクＴｍの制限を行う期間においても、車両停止状態からの加速性能の低下を抑制することができる。また、これにより、運転者にとっても当該加速性能の低下に伴う違和感を感じにくくなるという効果が得られる。なお、この場合も、立ち上がり開始ｔｓから所定時間が経過した後は、図４（ｂ）と同様にモータトルクＴｍを制限している。

以上、説明したように、本実施形態によれば、バッテリの温度のみならずその温度の時間変化（特に時間上昇度）に基づいてモータの出力トルクを制限するようにしたので、バッテリの温度上昇がより効果的に抑制され、その寿命をより長くすることができる。さらに、車両の運転状態や走行状態、立ち上がり開始からの時間等に応じてモータの出力トルクを適切に制御することで、モータトルクの制限に伴う車両の諸性能の低下を必要最小限度に抑えることができる。

本発明の実施形態にかかるハイブリッド制御装置の要部の構成を示すブロック図である。 バッテリの温度の時間変化による到達温度の差異を示す図である。 トルク制限制御のみを行う場合の参考例を示す図である。 トルク制限制御のみを行う場合の別の参考例を示す図である。 本発明の実施形態にかかるハイブリッド制御装置によるトルク制限制御及びトルク制限を行わない制御の実施例を示す図である。 本発明の実施形態にかかるハイブリッド制御装置によるトルク制限制御及びトルク制限を行わない制御の別の実施例を示す図である。

符号の説明

１０ ハイブリッド制御装置、１２ エンジン、１４ モータ、１６ バッテリ、１８ インバータ、２０ ＭＧ−ＥＣＵ（モータ制御部）、２２ エンジンＥＣＵ（エンジン制御部）、２４ ＨＶ−ＥＣＵ（ハイブリッド制御部）、２６ 温度センサ。

Claims (5)

1. 駆動源としてエンジンおよびモータを有するハイブリッド車両の制御装置であって、
   モータの電源となるバッテリの温度を検出する温度検出部と、
   車両の運転状態および／または走行状態に応じたモータの仮トルク指令値に対し、該仮トルク指令値から前記温度検出部によって検出されたバッテリの温度の時間変化に応じた分だけモータのトルクを低下させてモータトルク指令値を決定する制御部と、を含み、
   前記制御部は、エンジンおよびモータの総出力トルクの立ち上がりから所定の時間内はモータトルク指令値を仮トルク指令値から低下させないこと、
   を特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 駆動源としてエンジンおよびモータを有するハイブリッド車両の制御装置であって、
   モータの電源となるバッテリの温度を検出する温度検出部と、
   車両の運転状態および／または走行状態に応じたモータの仮トルク指令値に対し、該仮トルク指令値から前記温度検出部によって検出されたバッテリの温度の時間変化に応じた分だけモータのトルクを低下させてモータトルク指令値を決定するとともに、車両の運転状態および／または走行状態に応じてエンジンの出力トルク指令値を決定する制御部と、を含み、
   前記制御部は、エンジンおよびモータの総出力トルクの立ち上がりから所定の時間内は仮トルク指令値からのモータトルクの低下量を補償するようにエンジントルク指令値を増加させること、
   を特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記制御部は、バッテリの温度の時間上昇度が大きいほどモータのトルクが低くなるようにトルク指令値を決定すること、
   を特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記制御部は、車両の加速要求量に応じてモータの仮トルク指令値を決定すること
   を特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記制御部は、バッテリの温度の時間上昇度が所定の閾値を超える場合には、当該閾値を超えない場合よりモータトルクを低下させ、さらにその低下量を、エンジンおよびモータの総出力トルクの立ち上がりからの経過時間に応じて変えること、
   を特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

Images