JP2013133060A - ハイブリッド車 - Google Patents

Abstract

【課題】停車時におけるインバータの温度上昇を抑制する技術を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車１００は、エンジン１９、メインバッテリ５、モータ１２、インバータ９、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７、及びコントローラ４を備える。停車中、コントローラ４は、インバータ温度Ｔｉが所定の温度閾値Ｔｔｈより低いか否か判断し、低い場合にはＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力上限値Ｗｏｕｔを第１出力上限値Ｗ１に設定し、高い場合にはＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力上限値Ｗｏｕｔを第１出力上限値Ｗ１よりも低い第２出力上限値Ｗ２に設定する。
【選択図】図１

Description

本明細書が開示する技術は、エンジンとモータを搭載したハイブリッド車に関する。

ハイブリッド車の車輪駆動用のモータは、大電流を必要とするため、モータ、及び、バッテリの直流電力を交流電力に変換してモータに供給するインバータは発熱し、その温度が上昇する。モータやインバータの温度上昇を抑制することがハイブリッド車の一つの課題になっている。

特許文献１には、モータ（あるいはインバータ）の温度が所定温度以上となった場合に、モータ出力を抑制し、モータ（あるいはインバータ）のそれ以上の温度上昇を抑制する技術が開示されている。

特開２００８−００５６１５号公報

ハイブリッド車のモータは、車両走行用の駆動源として用いられるほか、発電機としても用いられる。ハイブリッド車では、バッテリの直流電力を交流電力に変換してモータへ供給するインバータが、逆にモータが発電した交流電力を直流電力に変換してバッテリへ供給するＡＣ／ＤＣコンバータの機能も果たすことが多い。そして、ハイブリッド車は、停車中であっても、バッテリの充電量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が既定の残量閾値を下回ると、エンジンを始動してモータを駆動し、モータが発電した交流電力をインバータで直流電力に変換してバッテリを充電する。なお、前述したように、このときはインバータはＡＣ／ＤＣコンバータとして機能する。従って、停車時であってもインバータの温度が上昇することがある。本明細書は、停車時におけるインバータの温度上昇を抑制する技術を提供する。

本明細書が開示するハイブリッド車は、エンジン、バッテリ、モータ、インバータ、電圧コンバータ、及び、コントローラを備える。モータは、バッテリの電力によって車輪駆動用のトルクを出力する機能と、エンジンと連動し、エンジンの駆動力によって発電する機能を兼ね備える。インバータは、バッテリの直流電力を交流に変換してモータに供給するとともに、モータが発電した交流電力を直流に変換してバッテリに供給する。電圧コンバータは、バッテリの出力電圧を降圧し、モータの駆動電圧よりも低い電圧で作動する小電力デバイスへ電力を供給する。コントローラは、停車中にバッテリの残量が予め定められた残量下限値を下回った場合にエンジンを始動し、エンジンの駆動力によってモータで発電してバッテリを充電する。そして、コントローラは、インバータの温度が所定の温度閾値よりも低い場合は電圧コンバータの出力を第１出力上限値に制限し、インバータの温度が温度閾値よりも高い場合は電圧コンバータの出力を第１出力上限値よりも低い第２出力上限値に制限する。

ハイブリッド車は、停車中であっても、エアコンやカーオーディオ、あるいは、車両システムに関わる何らかのコントローラなどの電気デバイスが作動しており電力を消費している。なお、上述したように、それらの電気デバイスと車輪駆動用のモータを区別するために、カーオーディオなど、モータの電圧よりも低い電圧で作動するデバイスを「小電力デバイス」と称する。小電力デバイスへの電力供給は、ＤＣ／ＤＣコンバータが行っている。ＤＣ／ＤＣコンバータは、上記の「電圧コンバータ」に相当する。そこで、上記のハイブリッド車では、インバータの温度が高いときには、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を低くして小電力デバイスへの電力供給を抑制し、バッテリがＤＣ／ＤＣコンバータに供給する電力量を低減する。それゆえ、バッテリの残量が減る速度が、インバータの温度が低い場合に比べて遅くなる。つまり、バッテリのＳＯＣ低下が抑制できる。従って、停車中に充電する機会、即ちインバータを駆動する機会を減らすことができ、結果として、インバータの温度上昇が抑制される。

ハイブリッド車は、エンジンでモータを駆動して発電する。逆にモータをスタータとして用い、エンジンを始動することもある。ところで、コントローラは、インバータ（あるいはモータ）の発熱を抑制するため、モータの出力に上限値（出力上限値）を設けている。モータ出力上限値は、インバータ（あるいはモータ）の温度に依存して変更される。具体的には、インバータ（あるいはモータ）の温度が高くなるほど、モータ出力上限値を低くする。インバータ（あるいはモータ）の温度があまりに高いと、モータ出力上限値が、エンジンを始動するのに必要な最低限の出力を下回ってしまうこともあり得る。そこで、インバータ（あるいはモータ）の温度上昇に伴い、モータ出力上限値がエンジン始動に必要な最低限の出力以下になった場合には、コントローラは、エンジンを駆動状態に保持する。なお、モータ出力上限値がエンジン始動に必要な最低限の出力を上回っていれば、コントローラは、エンジンを停止してもよい。即ち、コントローラは、モータ出力上限値がエンジン始動に必要な最低限の出力を上回っている場合には、エンジンの停止を許容する。典型的には、バッテリ残量が低ければエンジンを始動しモータで発電し、バッテリ残量が十分大きくなればエンジンを停止する。これによると、モータ出力上限値がエンジン始動に要する出力最低値以下のときにエンジンを駆動できなくなることを回避できる。車両停車中にエンジン間欠運転（エンジンの自動始動及び自動停止）を実行できる。なお、上記の技術要素は、単独で技術的有用性を発揮するものであり、他の技術と組み合わせた場合にのみ価値を有するものではない。

前述の小電力デバイスには、エアコンやカーオーディオ、カーナビゲーションなどが含まれるが、エアコンは特に消費電力が高い。そこで、インバータの温度が所定の温度閾値によって制御する対象は、ＤＣ／ＤＣコンバータの代わりにエアコンであってもよい。即ち、本明細書で開示するハイブリッド車のコントローラは、インバータの温度が所定の温度閾値よりも低い場合はエアコンの設定消費電力を第１消費電力に制限し、インバータの温度が前記温度閾値よりも高い場合はエアコンの設定消費電力を第１消費電力よりも低い第２消費電力に制限する。インバータの温度が所定の温度閾値よりも高い場合は、エアコンの消費電力を下げることにより、バッテリがＤＣ／ＤＣコンバータを介してエアコンに供給する電力量が低減される。バッテリのＳＯＣの低下を抑制でき、結果として、インバータの温度上昇を抑制できる。

なお、前述の「インバータの温度」は、インバータに取り付けた温度センサによって直接に計測することのほか、インバータを冷却する冷媒の温度を、「インバータの温度」あるいは「モータの温度」として扱ってもよい。あるいは、インバータの温度とモータの温度はほぼ比例する関係にあるので、モータの温度（あるいはモータを冷却する冷媒の温度）を、インバータの温度の代わりに用いてもよい。

ハイブリッド車のシステムブロック図を示す。 停車中の充電処理のフローチャート図である。 インバータの温度とＤＣ／ＤＣコンバータの出力上限値の関係の一例を示すグラフである。 インバータの温度とモータ出力上限値の関係の一例を示すグラフである。 図５（Ａ）はメインバッテリのＳＯＣの時間変化の一例を示すグラフであり、図５（Ｂ）はインバータの温度の時間変化の一例を示すグラフである。 インバータの温度とエアコン設定消費電力上限値の関係の一例を示すグラフである。

（第１実施例）図１を参照して実施例のハイブリッド車１００を説明する。停車中においては、ハイブリッド車１００は、エンジン１９の始動と停止を自動的に切り替える。これをエンジン間欠運転という。なお、停車中とは、「車両は走行可能な状態であるがアクセルペダルを踏んでいない状態」を意味する。

まず、ハイブリッド車１００の駆動機構系を説明する。ハイブリッド車１００は、モータ１２とエンジン１９を適宜に使い分ける。モータ１２の出力とエンジン１９の出力は、動力分配機構１４で適宜に分配又は合成され、車軸１５へ伝達される。車軸１５はデファレンシャル１６を介して駆動輪１７と連動する。

なお、ハイブリッド車１００は、実際には、機能ごとに備えられた多数のコントローラを備えており、それら多数のコントローラが協働することによって、一つの車両システムとして機能する。しかし本明細書では説明を簡略化するため、物理的に複数のコントローラに分かれていても、それらを「コントローラ４」で総称する。

モータ１２を駆動するための電力はメインバッテリ５から供給される。メインバッテリ５の出力電圧は例えば３００［Ｖ］である。メインバッテリ５は、システムメインリレー７を介してインバータ９に接続される。システムメインリレー７は、メインバッテリ５と車両の駆動システムを接続したり切断したりするスイッチである。システムメインリレー７は、コントローラ４によって切り換えられる。

メインバッテリ５の出力はまた、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７へも送られる。ＤＣ／ＤＣコンバータ３７は、メインバッテリ５とインバータ９の間に並列に接続されており、メインバッテリ５の出力電圧を他の電子デバイスを駆動するのに適した電圧（例えば１２［Ｖ］）に降圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３７は、１２［Ｖ］の低圧で駆動されるデバイスへ電力を供給する。本明細書では、大電力を必要とするモータ１２と区別するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力電圧で動作する電気デバイスを「小電力デバイス」と総称する。小電力デバイスには、例えば、エアコン４０、カーオーディオ４２、カーナビゲーション４４などがある。また、車載の様々なコントローラの回路も、「小電力デバイス」に含まれる。ＤＣ／ＤＣコンバータ３７及びインバータ９への指令であるＰＷＭ信号を生成するコントローラ４も、１２［Ｖ］で駆動されるデバイスの一つである。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力だけでは小電力デバイスに十分な電力を供給できない場合に、１２［Ｖ］のサブバッテリ３８が小電力デバイスに電力を供給する。後で詳しく説明するが、停車中において、エンジン１９が駆動状態のときは、モータ１２で発電してメインバッテリ５を充電する。と同時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７を介してサブバッテリ３８を充電し、小電力デバイスへ電力を供給する。他方、エンジン１９が停止状態のときは、メインバッテリ５がＤＣ／ＤＣコンバータ３７を介して小電力デバイスに電力を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力が不足して小電力デバイスに必要な電力を供給できない場合は、前述のようにサブバッテリ３８が小電力デバイスに電力を供給して不足分を補う。また、サブバッテリ３８は、システムメインリレー７が開放されている間も、小電力デバイスへ電力を供給する。

なお、「メインバッテリ」、「サブバッテリ」との呼称は、２つのバッテリを区別するための便宜上のものであることに留意されたい。

コントローラ４は、車両の様々なセンサのデータや他のデバイスからの信号に基づいて、モータ１２とエンジン１９を制御する。コントローラ４が用いるセンサには、例えば、メインバッテリ５のＳＯＣ（以下では、単に「ＳＯＣ」とも称する）を計測するバッテリセンサ６、インバータ９の温度を計測する温度センサ１３、車速センサ１８がある。温度センサ１３は、インバータ９の温度（インバータ９に含まれる発熱素子の温度）を直接に計測するものであってもよいし、インバータ９を冷却する冷媒の温度を計測するものであってもよい。インバータ９の温度と冷媒の温度との間には相関があるので、冷媒の温度を、インバータ９の温度の推定値として用いることができる。あるいは、インバータ９の温度とモータ１２の温度にも相関があり、モータ１２の温度をインバータ９の温度の推定値として用いることもできるので、温度センサ１３は、モータ１２の温度（あるいはモータ１２を冷却する冷媒の温度）を計測するものであってもよい。

続いて、図２を参照して、停車中のメインバッテリ５の充電処理について説明する。コントローラ４は、温度センサ１３から、インバータ９の温度Ｔｉを取得する（Ｓ２）。後で詳しく説明するが、コントローラ４は、インバータ温度Ｔｉが所定の温度閾値Ｔｔｈより低いか否かを判断し（Ｓ４）、インバータ温度Ｔｉが温度閾値Ｔｔｈより低い場合には（Ｓ４：ＹＥＳ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力の上限値Ｗｏｕｔを第１出力上限値Ｗ１に設定する（Ｓ６）。他方、コントローラ４は、インバータ温度Ｔｉが温度閾値Ｔｔｈより高い場合には（Ｓ４：ＮＯ）、出力上限値Ｗｏｕｔを第２出力上限値Ｗ２に設定する（Ｓ８）。ここで、第１出力上限値Ｗ１＞第２出力上限値Ｗ２である。即ち、コントローラ４は、インバータ温度Ｔｉが温度閾値Ｔｔｈを超えると、出力上限値Ｗｏｕｔを第１出力上限値Ｗ１から第２出力上限値Ｗ２に下げる。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７は、出力電圧を一定値（１２ボルト）に保つように制御するデバイスであるため、その出力を制限することは、出力電流の大きさを制限することを意味する。

ところで、エアコン４０やカーオーディオ４２などの小電力デバイスは、車両走行中だけではなく、停車中にも使用される。停車中であっても、小電力デバイスに電力を供給するメインバッテリ５のＳＯＣは減少する。そのため、コントローラ４は、メインバッテリ５のＳＯＣによって、エンジン１９を始動してメインバッテリ５を充電するか、又はエンジン１９を停止してメインバッテリ５の充電を終えるかを判断する。より具体的には、コントローラ４は、バッテリセンサ６からメインバッテリ５のＳＯＣを取得する（Ｓ１０）。コントローラ４は、メインバッテリ５のＳＯＣが予め定められた残量下限値より低いか否かを判断する（Ｓ１２）。メインバッテリ５のＳＯＣが残量下限値より低い場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）には、コントローラ４はエンジン１９を始動して（Ｓ１４）モータ１２を駆動する（Ｓ２０）。即ち発電する。モータ１２で発電した交流電力はインバータ９で直流電力に変換され、メインバッテリ５を充電する。一方において、メインバッテリ５のＳＯＣが残量下限値より高い場合（Ｓ１２：ＮＯ）には、コントローラ４は、Ｓ１０で取得されたメインバッテリ５のＳＯＣが、予め定められた残量上限値より高いか否かを判断する（Ｓ１６）。メインバッテリ５のＳＯＣが、残量上限値より高い場合には（Ｓ１６：ＹＥＳ）、コントローラ４は、メインバッテリ５をそれ以上に充電する必要はないと判断して、エンジン１９を停止する。小電力デバイスが使われ続けていれば、エンジン停止後、メインバッテリ５のＳＯＣは減少していく。このとき、メインバッテリ５が小電力デバイスに供給する電力は、Ｓ６またはＳ８で設定された出力上限値以下となる。他方、メインバッテリ５のＳＯＣが、残量上限値より低い場合（Ｓ１６：ＮＯ）、即ち、メインバッテリ５のＳＯＣが残量下限値よりも高く、且つ残量上限値よりも低い場合には、コントローラ４は、それまでの状態を維持する。

図２の処理は所定時間毎に繰り返し実行される。コントローラ４は、メインバッテリ５のＳＯＣによってエンジン１９を始動又は停止する。上記の処理に基づいて、ハイブリッド車１００は停車中にエンジン間欠運転を行う。

続いて、図３を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力上限値Ｗｏｕｔとインバータ温度Ｔｉの関係について説明する。図２のＳ１４に示すように、停車中にエンジン１９を始動してモータ１２で発電し、インバータ９がＡＣ／ＤＣコンバータとして作動すると、インバータ温度Ｔｉが上昇する。インバータ温度Ｔｉが上昇して所定のインバータ温度Ｔ１に達するまでは、コントローラ４は、出力上限値Ｗｏｕｔを第１出力上限値Ｗ１に維持する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力が出力上限値Ｗ１に制限されるので、メインバッテリ５が失う電力もＷ１以下に制限される。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７における電力損失はここでは考慮しない。

インバータ温度Ｔｉが上昇してインバータ温度Ｔ１を上回ると、コントローラ４は、出力上限値Ｗｏｕｔを、第１出力上限値Ｗ１よりも低い第２出力上限値Ｗ２に変更する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力上限値が低くなるので、メインバッテリ５が失う電力も小さくなる。即ち、メインバッテリ５のＳＯＣの低下が抑制される。コントローラ４はさらに、インバータ温度Ｔｉが所定のインバータ温度Ｔ２を上回る場合に、出力上限値Ｗｏｕｔを第２出力上限値Ｗ２よりも低い任意の値に設定してもよい。

なお、第１実施例では、図３におけるインバータ温度Ｔ１が図２における温度閾値Ｔｔｈに相当する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７は、メインバッテリ５の出力電圧を約１２［Ｖ］に降圧するため、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力電圧は約１２［Ｖ］で一定である。コントローラ４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の電流の値を変更することで、所望の電力を出力することができる。コントローラ４は、インバータ温度Ｔｉ＜温度閾値ＴｔｈのときはＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力電圧が第１出力上限値Ｗ１を超えないようにＤＣ／ＤＣコンバータ３７の電流の値を調整する。また、コントローラ４は、インバータ温度Ｔｉ＞温度閾値ＴｔｈのときはＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力電圧が第２出力上限値Ｗ２を超えないようにＤＣ／ＤＣコンバータ３７の電流の値を調整する。

図４は、インバータ温度Ｔｉとモータ１２の出力の関係を示すグラフである。前述したように、モータ１２が作動するとインバータ９及びモータ１２は発熱する。インバータ温度Ｔｉは、モータ１２の出力が大きくなるほど高くなる。そこで、ハイブリッド車１００のコントローラ４は、インバータ温度Ｔｉの過熱を防ぐために、モータ１２の出力に上限値を設けるようにプログラムされている。図４に示すように、コントローラ４は、インバータ温度Ｔｉが高くなるほど、モータ１２の出力上限値を下げる。

ところで、モータ１２は、前述のようにエンジン１９を始動するスタータとしても作動する。エンジン１９を始動するためには、モータ１２は、エンジン１９を始動するための出力の最低値（以下、「エンジン始動出力最低値Ｗｅｇｍｉｎ」と称する）以上の駆動力を出力しなければならない。インバータ温度Ｔｉが上昇して、モータ１２の出力上限値が減少すると、ある温度でモータ１２の出力上限値がエンジン始動出力最低値Ｗｅｇｍｉｎを下回る。このときの温度を「エンジン始動上限値Ｔｅｇ」と称する。インバータ温度Ｔｉがエンジン始動上限値Ｔｅｇを超えると、モータ１２の出力がエンジン始動出力最低値Ｗｅｇｍｉｎに満たないため、モータ１２はエンジン１９を始動することが不可能になる。このため、コントローラ４は、インバータ温度Ｔｉがエンジン始動上限値Ｔｅｇを超える場合には、エンジン１９を始動し、エンジン駆動状態を保持する。このとき、コントローラ４は、図２のフローチャート図の処理に優先してエンジン１９を始動する。他方、インバータ温度Ｔｉがエンジン始動上限値Ｔｅｇ以下である場合には、コントローラ４は、図２のフローチャート図の処理に従う。即ち、図２のフローチャート図に示す処理は、インバータ温度Ｔｉがエンジン始動上限値Ｔｅｇ以下である場合に実行される処理である。インバータ温度Ｔｉがエンジン始動上限値Ｔｅｇを超える場合には、コントローラ４は、メインバッテリ５のＳＯＣに関わらずエンジン１９を駆動し続ける。

なお、エンジン始動出力最低値Ｗｅｇｍｉｎは、停止しているエンジン１９を始動するために、モータ１２に必要とされる出力電力の最低値を意味する。つまり、図４に示すように、エンジン始動出力最低値Ｗｅｇｍｉｎの単位は［ｋＷ］である。モータのトルクは、出力と回転数に応じて一意に決まっている。それゆえ、エンジン始動出力最低値Ｗｅｇｍｉｎは一意的にモータ１２の出力トルクに対応する。

続いて、メインバッテリ５のＳＯＣとインバータ温度Ｔｉの時間変化の一例を説明する。図５（Ａ）はメインバッテリ５のＳＯＣの時間変化のグラフを示し、図５（Ｂ）はインバータ温度Ｔｉの時間変化を示す。破線Ｌ１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力上限値を一定としたときのメインバッテリ５のＳＯＣの時間変化を示し、破線Ｌ２はそれに対応するインバータ温度Ｔｉの時間変化を示す。実線Ｌ３はインバータ温度Ｔｉに応じてＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力上限値を変更したときのメインバッテリ５のＳＯＣの時間変化を示し、実線Ｌ４はそれに対応するインバータ温度Ｔｉの時間変化を示している。今、いくつかの小電力デバイスが動作しており、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７は出力上限値の出力を出していると仮定する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力上限値が第１出力上限値Ｗ１で一定の場合について説明する。時刻ｔ１でＳＯＣが残量下限値Ｓ２を下回るので、コントローラ４はエンジン１９を駆動し、モータ１２で発電し、メインバッテリ５を充電する。時刻ｔ２でＳＯＣが残量上限値Ｓ１を上回るので、コントローラ４はエンジン１９を停止する。充電中（時刻ｔ１〜ｔ２）、インバータ９が作動するのでインバータ温度Ｔｉは上昇する。エンジン１９を停止した後も小電力デバイスは動作しており、メインバッテリ５の残量は減少する。時刻ｔ３に再びＳＯＣが残量下限値Ｓ２を下回り、コントローラ４は再びエンジン１９を駆動し発電する。今、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７は常に出力上限値の出力を出しているので、一定間隔でＳＯＣの増減が繰り返され、インバータ９の温度も徐々に上昇する（破線Ｌ１、Ｌ２参照）。

次に、インバータ温度Ｔｉが温度閾値Ｔｔｈを超えた場合にＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力上限値を第１出力上限値Ｗ１から第２出力上限値Ｗ２に下げる場合について説明する。時刻ｔ１まではインバータ温度Ｔｉが温度閾値Ｔｔｈよりも低いので、出力上限値は第１出力上限値Ｗ１に設定されている（図２のステップＳ４、Ｓ６）。時刻ｔ１でＳＯＣが残量下限値Ｓ２を下回るので、コントローラ４はエンジン１９を駆動し、モータ１２で発電し、メインバッテリ５を充電する（ステップＳ１２、Ｓ１４、Ｓ２０）。時刻ｔ２でＳＯＣが残量上限値Ｓ１を上回るので、コントローラ４はエンジン１９を停止する（Ｓ１６、Ｓ１８）。ここまでは、先の場合と同じである。ただし、時刻ｔｓにて、インバータ温度Ｔｉが温度閾値Ｔｔｈを超えるので、コントローラ４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力上限値を第１出力上限値Ｗ１からそれよりも低い第２出力上限値Ｗ２に変更する（Ｓ４、Ｓ８）。それゆえ、時刻ｔ２で充電（発電）が停止した後は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力が第２出力上限値Ｗ２へ下がるのでメインバッテリ５のＳＯＣの減少が緩やかになる（実線Ｌ３における時刻ｔ２〜ｔ５の期間を参照）。メインバッテリ５のＳＯＣが残量下限値Ｓ２に下がるまでの時間が時刻ｔ２からｔ５まで伸びるので、その間は発電が行われず（インバータ９が作動せず）、従ってインバータ９の温度は下がり続ける（実線Ｌ４における時刻ｔ２〜ｔ５の期間を参照）。時刻ｔ５でメインバッテリ５のＳＯＣが残量下限値Ｓ２を下回るので、コントローラ４は再びエンジン１９を始動し、発電してメインバッテリ５を充電する（Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ２０）。時刻ｔ７でＳＯＣが残量上限値Ｓ１を上回り、充電（発電）を停止した後も、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力上限値は第２出力上限値Ｗ２のままであるので、メインバッテリ５のＳＯＣの減り方は緩やかとなる（実線Ｌ３の時間ｔ７〜ｔ１０を参照）。従ってインバータ９の温度が下がる期間も長くなる（実線Ｌ４の時間ｔ７〜ｔ１０を参照）。こうして、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力上限値が一定の場合と比較して、エンジン１９が停止している期間が長くなり、結果的にインバータ９の温度上昇が抑えられる。

第１実施例の利点を説明する。図３によると、ハイブリッド車１００では、インバータ温度Ｔｉが温度閾値Ｔｔｈ（＝Ｔ１）を超えるときには、コントローラ４はＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力上限値Ｗｏｕｔを第１出力上限値Ｗ１から第２出力上限値Ｗ２に下げることにより、メインバッテリ５からの小電力デバイスへの電力供給を抑制する。なお、電力不足分は、サブバッテリ３８から供給される。つまり、インバータ温度Ｔｉが比較的に低い場合（即ち、インバータ温度Ｔｉ＜温度閾値Ｔｔｈ）はＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力上限値を比較的に高く設定する（即ち、Ｗｏｕｔ＝Ｗ１）ことで、サブバッテリ３８の負担を減らし、主にメインバッテリ５が小電力デバイスに電力供給する。インバータ温度Ｔｉが比較的に高い場合（即ち、インバータ温度Ｔｉ＞温度閾値Ｔｔｈ）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力上限値Ｗｏｕｔを下げる（即ち、Ｗｏｕｔ＝Ｗ２）ことでメインバッテリ５の出力を抑制し、不足する電力はサブバッテリ３８が補う。これによると、インバータ温度Ｔｉ＞温度閾値Ｔｔｈの場合は、メインバッテリ５のＳＯＣの低下を抑制できる。つまり、メインバッテリ５を充電するためにエンジン１９を始動する頻度を減らすことができる。結果として、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力を有効に活用しつつ、インバータ９の温度上昇を抑制できる。

図５（Ａ）によると、ハイブリッド車１００が、インバータ温度Ｔｉに基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力を制限する機能（実線Ｌ３）を有することにより、そのような機能を有さない場合（即ち、破線Ｌ１の場合）と比べて、ＳＯＣが残量上限値Ｓ１から残量下限値Ｓ２へ減少する時間が長くなる。次の充電までの時間が長くなることにより、エンジン１９を始動してメインバッテリ５を充電する頻度が減る。即ち、停車中においてインバータ９がＡＣ／ＤＣコンバータとして作動する頻度が減る。従って、ハイブリッド車１００は、インバータ温度Ｔｉに基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力を制限する機能を有することにより、インバータ９の温度上昇を抑制できる。

上記では、エンジン１９の始動頻度の観点からインバータ９の温度上昇抑制を説明したが、インバータ温度Ｔｉの観点からも説明できる。具体的には、前述したように、インバータ温度Ｔｉに基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力を制限する機能を有する（実線Ｌ３、Ｌ４）ことにより、メインバッテリ５が次に充電されるまでの時間が長くなる。メインバッテリ５のＳＯＣが残量上限値Ｓ１を超えた状態から、ＳＯＣが低下し残量下限値Ｓ２に達するまでの間は、インバータ９が作動を停止しているため、図５（Ｂ）によると、インバータ温度Ｔｉは下がり続ける。即ち、上記の機能を有する場合（実線Ｌ３、Ｌ４）は、そのような機能を有さない場合（破線Ｌ１、Ｌ２）に比べて、インバータ温度Ｔｉをより大きく下げることが可能となる。上記の機能を有さない場合は、インバータ温度Ｔｉが十分に低下する前にエンジン１９が始動してメインバッテリ５の充電を開始するため、充電完了直後のインバータ温度Ｔｉは、次第に上昇していく。他方、上記の機能を有する場合には、インバータ温度Ｔｉが十分に低下するため、エンジン１９がメインバッテリ５の充電を完了した直後のインバータ温度Ｔｉは前回の充電完了時と比較してさほど高くならない。結果として、ハイブリッド車１００は、インバータ温度Ｔｉに基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力を制限する機能を有することにより、インバータ９の温度上昇を抑制できる。

また、図４によると、インバータ温度Ｔｉがエンジン始動上限値Ｔｅｇを超える場合に、エンジン１９を駆動できなくなることがない。即ち、メインバッテリ５のＳＯＣが残量下限値を下回ったときにエンジン１９が始動できないという事態の発生を回避できる。モータ１２に、インバータ温度Ｔｉに基づく出力上限値を設定することで、エンジン１９を駆動できなくなる事態の発生を回避しつつ、インバータ９及びモータ１２の温度上昇を抑制できる。

（第２実施例）次に、第２実施例を説明する。エアコン４０は小電力デバイスの中でも特に消費電力が高い。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力をインバータ温度Ｔｉに基づいて制限する代わりに、エアコン４０の設定消費電力をインバータ温度Ｔｉに基づいて制限する構成でもよい。第２実施例では、第１実施例の図３の代わりに図６を用いる。図６を参照して、エアコン４０の設定消費電力の上限値Ｗａとインバータ温度Ｔｉの関係について説明する。「エアコン４０の設定消費電力の上限値」とは、別言すれば、エアコン４０の冷房能力上限値（あるいは暖房能力上限値）に相当し、例えば運転モードの最大値を「強」から「中」に制限することに相当する。

メインバッテリ５の充電によりインバータ温度Ｔｉが上昇して所定のインバータ温度Ｔ３に達するまでは、コントローラ４は、エアコン４０の設定消費電力上限値Ｗａを第１消費電力Ｗａ１に設定する。インバータ温度Ｔｉが上昇してインバータ温度Ｔ３を上回ると、コントローラ４は、エアコン４０の設定消費電力上限値Ｗａを、第１消費電力Ｗａ１よりも低い第２消費電力Ｗａ２に設定する。

第２実施例では、図６におけるインバータ温度Ｔ３が図２における温度閾値Ｔｔｈに相当する。また、図２のＳ６における出力上限値Ｗｏｕｔ及び第１出力上限値Ｗ１が、それぞれ、図６におけるエアコン設定消費電力上限値Ｗａ及び第１消費電力Ｗａ１に相当し、図２のＳ８における第２出力上限値Ｗ２が図６における第２消費電力Ｗａ２に相当する。即ち、Ｓ２でインバータ温度Ｔｉを計測し、Ｓ４でインバータ温度Ｔｉがインバータ温度Ｔ３より低いか否かを判断する。インバータ温度Ｔｉがインバータ温度Ｔ３より低い場合には（Ｓ４：ＹＥＳ）、Ｓ６で、エアコン設定消費電力上限値Ｗａは第１消費電力Ｗａ１に設定され、インバータ温度Ｔｉがインバータ温度Ｔ３より高い場合には（Ｓ４：ＹＥＳ）、Ｓ８でエアコン設定消費電力上限値Ｗａは第２消費電力Ｗａ２に設定される。Ｓ１０以降の処理は、第１実施例と同様である。なお、図６において、コントローラ４は、インバータ温度Ｔｉが所定のインバータ温度Ｔ４を上回る場合に、エアコン消費電力上限値Ｗａを第２消費電力Ｗａ２よりも低い任意の値に設定してもよい。

第２実施例の利点を説明する。インバータ温度Ｔｉが温度閾値Ｔｔｈよりも高い場合、コントローラ４はエアコン設定消費電力上限値Ｗａを下げることでメインバッテリ５の出力を抑制する。これによると、インバータ温度Ｔｉ＞温度閾値Ｔｔｈの場合は、メインバッテリ５のＳＯＣの低下を抑制できる。つまり、メインバッテリ５を充電するためにエンジン１９を始動する頻度を減らすことができる。結果として、インバータ９の温度上昇を抑制できる。

本明細書が開示する技術に関する留意点をいくつか述べる。図２において、不等号（「＞」又は「＜」）は、等号を含むもの（「≧」や「≦」）であってもよい。また、「上回る」、「より高い」、「超える」といった表現は「以上」であってもよく、「下回る」、「より低い」といった表現は「以下」であってもよい。逆も然りである。上記の説明では２個の値を比較することが重要であり、等号を含むか否かは重要ではない点に留意されたい。

図３及び図６のグラフは、インバータ温度Ｔｉが上昇するほどＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力上限値Ｗｏｕｔ又はエアコン設定消費電力上限値Ｗａがステップ状に減少する様子を示すが、出力上限値Ｗｏｕｔやエアコン設定消費電力上限値Ｗａは、インバータ温度Ｔｉの上昇に伴って漸減するものであってもよい。グラフは、例えば、インバータ温度Ｔｉが上昇するほど、ＤＣ／ＤＣコンバータ３７の出力上限値Ｗｏｕｔ又はエアコン設定消費電力上限値Ｗａが減少するような直線あるいは曲線でもよい。また、図４のグラフはインバータ温度Ｔｉが上昇するほどモータ１２の出力上限値が線形に減少する様子を示すが、モータ出力上限値の変化は、インバータ温度Ｔｉに対して線形でなくともよい。モータ出力上限値は、例えば、インバータ温度Ｔｉが上昇するほど減少するような曲線であってもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

４：コントローラ
５：メインバッテリ
６：バッテリセンサ
７：システムメインリレー
９：インバータ
１２：モータ
１３：温度センサ
１４：動力分割機構
１５：車軸
１６：デファレンシャル
１７：駆動輪
１８：車速センサ
１９：エンジン
３７：ＤＣ／ＤＣコンバータ
３８：サブバッテリ
４０：エアコン
４２：カーオーディオ
４４：カーナビゲーション

Claims (3)

1. エンジンと、
   バッテリと、
   バッテリの電力によって車輪駆動用のトルクを出力する機能と、エンジンの駆動力によって発電する機能を兼ね備えたモータと、
   バッテリの直流電力を交流に変換してモータに供給するとともに、モータが発電した交流電力を直流に変換してバッテリに供給するインバータと、
   バッテリの出力電圧を降圧し、モータの駆動電圧よりも低い電圧で作動する小電力デバイスへ電力を供給する電圧コンバータと、
   停車中にバッテリの残量が予め定められた残量下限値を下回った場合にエンジンを始動し、エンジンの駆動力によってモータで発電してバッテリを充電するコントローラと、
   を備えており、コントローラは、
   インバータの温度が所定の温度閾値よりも低い場合は電圧コンバータの出力を第１出力上限値に制限し、インバータの温度が前記温度閾値よりも高い場合は電圧コンバータの出力を第１出力上限値よりも低い第２出力上限値に制限する、
   ことを特徴とするハイブリッド車。
2. コントローラは、インバータの温度が高くなるにつれてモータの出力上限値を下げ、モータの出力上限値がエンジンを始動するのに必要な始動最低出力値まで低下した場合には、バッテリの残量に関わらずにエンジンを駆動状態に保持する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車。
3. エンジンと、
   バッテリと、
   バッテリの電力によって車輪駆動用のトルクを出力する機能と、エンジンの駆動力によって発電する機能を兼ね備えたモータと、
   バッテリの直流電力を交流に変換してモータに供給するとともに、モータが発電した交流電力を直流に変換してバッテリに供給するインバータと、
   バッテリの出力電圧を降圧し、エアコンへ電力を供給する電圧コンバータと、
   停車中にバッテリの残量が予め定められた残量下限値を下回った場合にエンジンを始動し、エンジンの駆動力によってモータで発電してバッテリを充電するコントローラと、
   を備えており、コントローラは、
   インバータの温度が所定の温度閾値よりも低い場合はエアコンの設定消費電力を第１消費電力に制限し、インバータの温度が前記温度閾値よりも高い場合はエアコンの設定消費電力を第１消費電力よりも低い第２消費電力に制限する、
   ことを特徴とするハイブリッド車。

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