JP2013244875A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンおよびモータを備えた車両において動力性能低下を未然に防止する。
【解決手段】ＥＣＵ（２００）は、モータ検出温度Ｔが負荷制限開始温度ＴＲ未満である場合はモータの負荷率を１００％とし、そうでない場合はモータの負荷率を１００％よりも低下させる（２２０）。ＥＣＵは、エンジンの動力を用いずにモータの動力を用いて走行するＥＶ走行中に、ＮＡＶＩ情報を用いて将来（所定期間経過後）のモータ予測温度を算出し、将来のモータ予測温度が負荷制限開始温度ＴＲよりも低い場合はＥＶ走行禁止温度ＴＰをＴＲよりも僅かに低い「温度Ｔ１」に設定し、そうでない場合はＥＶ走行禁止温度ＴＰをＴ１よりも低い「温度Ｔ２」に設定する（２３０）。ＥＣＵは、ＥＶ走行中にモータ検出温度ＴがＴＰを超えた場合、エンジンおよびモータの双方の動力を用いて走行するＨＶ走行に切り替える。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンおよびモータを備えた車両に関する。

特開２０１０−２２６８８０号公報（特許文献１）には、４つの車輪のそれぞれに駆動用のモータが配置される電気自動車において、ナビゲーション装置からの情報を用いて各モータの使用計画を作成し、その使用計画に基づいて各モータを制御することで、各モータの温度上昇レベルが上限値を超えないようにする技術が開示されている。

特開２０１０−２２６８８０号公報 特開２０１０−１２４５９４号公報 特開２０１０−１１５０５３号公報

ところで、エンジンおよびモータを備えたハイブリッド車両のなかには、エンジンの動力を用いずにモータの動力を用いて走行するＥＶ走行とエンジンおよびモータの双方の動力を用いて走行するＨＶ走行との切替が可能なものがある。このようなハイブリッド車両においては、モータの動力のみで走行するＥＶ走行からエンジンのアシストが得られるＨＶ走行に切り替えることで、モータの熱負荷（発熱量）を軽減することができる。

しかしながら、モータ温度が所定の負荷制限開始温度を超えた場合にモータの負荷率を制限する制御が行なわれる場合には、モータ温度が負荷制限開始温度に達する直前までＥＶ走行を行なうと、その後にＨＶ走行に切り替えても、熱のオーバーシュートによりモータ温度は直ぐには低下しない。そのため、モータ温度が負荷制限開始温度を超えてモータの負荷率が制限されてしまい、車両の動力性能が低下する可能性がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジンおよびモータを備えた車両において、車両の動力性能低下を未然に防止することである。

この発明に係る車両は、車両の駆動力を発生するエンジンおよびモータと、車両の走行経路情報を取得するナビゲーション装置と、モータの温度を検出するセンサと、エンジンおよびモータを制御する制御装置とを備える。制御装置は、エンジンの動力を用いずにモータの動力を用いて走行するモータ走行中にセンサによる検出温度がモータ走行禁止温度を超えた場合、モータ走行からエンジンおよびモータの双方の動力を用いて走行するハイブリッド走行に切り替える。制御装置は、検出温度が負荷制限開始温度を超えた場合、モータの負荷率を制限する。制御装置は、モータ走行中にナビゲーション装置からの情報を用いて所定時間経過後のモータの予測温度を算出し、予測温度が負荷制限開始温度よりも低い場合はモータ走行禁止温度を第１温度に設定し、予測温度が負荷制限開始温度よりも高い場合はモータ走行禁止温度を第１温度よりも低くかつ負荷制限開始温度よりも低い第２温度に変更する。

本発明によれば、エンジンおよびモータを備えた車両において、車両の動力性能低下を未然に防止することができる。

車両の全体ブロック図である。 ＥＣＵの機能ブロック図である。 モータ検出温度Ｔの変化態様の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本発明の実施の形態による車両１の全体ブロック図である。車両１は、いわゆるプラグインハイブリッド車両である。車両１は、エンジン１０と、第１ＭＧ（Ｍｏｔｏｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２０と、第２ＭＧ３０と、動力分割装置４０と、減速機５０と、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６０と、バッテリ７０と、駆動輪８０と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２００とを備える。さらに、車両１は、充電ポート１１０と、充電器３００とを備える。なお、本発明は、充電ポート１１０および充電器３００を備えない通常のハイブリッド車両にも適用可能である。

エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、動力分割装置４０を介して連結される。そして、この車両１は、エンジン１０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン１０が発生する動力は、動力分割装置４０によって２経路に分割される。すなわち、一方は減速機５０を介して駆動輪８０へ伝達される経路であり、もう一方は第１ＭＧ２０へ伝達される経路である。

エンジン１０は、ＥＣＵ２００からの制御信号によって制御される。第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、交流電動機であり、たとえば、三相交流同期電動機である。第１ＭＧ２０は、動力分割装置４０によって分割されたエンジン１０の動力を用いて発電する。第２ＭＧ３０は、バッテリ７０に蓄えられた電力および第１ＭＧ２０により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、第２ＭＧ３０の駆動力は、減速機５０を介して駆動輪８０に伝達される。なお、車両の制動時等には、減速機５０を介して駆動輪８０により第２ＭＧ３０が駆動され、第２ＭＧ３０が発電機として動作する。これにより、第２ＭＧ３０は、車両の運動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとしても機能する。第２ＭＧ３０により発電された回生電力は、バッテリ７０に蓄えられる。

動力分割装置４０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１０のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第１ＭＧ２０の回転軸に連結される。リングギヤは第２ＭＧ３０の回転軸および減速機５０に連結される。このように、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０が、遊星歯車からなる動力分割装置４０を介して連結されることで、エンジン回転速度、第１ＭＧ回転速度および第２ＭＧ回転速度は、共線図において直線で結ばれる関係になる。

ＰＣＵ６０は、ＥＣＵ２００からの制御信号によって制御される。ＰＣＵ６０は、バッテリ７０に蓄えられた直流電力を第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を駆動可能な交流電力に変換して第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０に出力する。これにより、バッテリ７０に蓄えられた電力で第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０が駆動される。また、ＰＣＵ６０は、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０によって発電される交流電力をバッテリ７０に充電可能な直流電力に変換してバッテリ７０へ出力する。これにより、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０が発電した電力でバッテリ７０が充電される。

バッテリ７０は、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０を駆動するための電力を蓄える直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池を含んで構成される。バッテリ７０の出力電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。なお、バッテリ７０として、大容量のキャパシタも採用可能である。

充電ポート１１０は、外部電源４００からの電力（以下、単に「外部電力」という）を受けるための電力インターフェースである。充電ポート１１０は、外部電源４００に接続された充電コネクタ４１０と接続可能に構成される。

充電器３００は、充電ポート１１０およびバッテリ７０と電気的に接続される。充電器３００は、ＥＣＵ２００からの制御信号に基づいて、充電ポート１１０が受けた外部電力をバッテリ７０に充電可能な電力に変換してバッテリ７０に出力する。これにより、外部電力によるバッテリ７０の充電が行なわれる。

さらに、車両１は、温度センサ１１、ナビゲーション装置１２を備える。
温度センサ１１は、第２ＭＧ３０の温度を検出し、検出結果をＥＣＵ２００に出力する。温度センサ１１は、たとえばサーミスタ（温度変化に対して電気抵抗が変化する抵抗体）を含んで構成されるようにしてもよい。なお、以下では、温度センサ１１が検出した第２ＭＧ３０の温度を「モータ検出温度Ｔ」と称する。

ナビゲーション装置１２は、ユーザによって設定された目的地までの走行経路、走行時間、平均速度等の情報（以下「ＮＡＶＩ情報」ともいう）を演算し、演算結果をＥＣＵ２００に出力する。

ＥＣＵ２００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサ等からの情報に基づいて、所定の演算処理を実行するように構成される。

ＥＣＵ２００は、エンジン１０の動力を用いずに第２ＭＧ３０の動力を用いて走行するモータ走行（以下「ＥＶ走行」という）を行なうＥＶ走行モードと、エンジン１０および第２ＭＧ３０の双方の動力を用いて走行するハイブリッド走行（以下「ＨＶ走行」という）を行なうＨＶ走行モードとのいずれかの走行モードで、車両１を走行させる。

ＥＶ走行中は、エンジン１０によるアシストが得られず第２ＭＧ３０の動力での走行となるため、第２ＭＧ３０の熱負荷（発熱量）が比較的大きくなる傾向にある。逆に、ＨＶ走行中は、エンジン１０によるアシストが得られるため、第２ＭＧ３０の熱負荷が比較的小さくなる傾向にある。この点を考慮し、ＥＣＵ２００は、ＥＶ走行中にモータ検出温度ＴがＥＶ走行禁止温度ＴＰを超えた場合、ＥＶ走行からＨＶ走行への切替を行なう。これにより、第２ＭＧ３０の熱負荷が緩和される。

また、ＥＶ走行中かＨＶ走行中かに関わらず、第２ＭＧ３０の温度が許容温度（正常に作動する温度の上限値）を超えてしまうと、第２ＭＧ３０の動力を用いた走行ができなくなる。この点を考慮し、ＥＣＵ２００は、ＥＶ走行中かＨＶ走行中かに関わらず、モータ検出温度Ｔが予め定められた負荷制限開始温度ＴＲ未満である場合は第２ＭＧ３０の負荷率（以下「モータ負荷率」という）を１００％とし、モータ検出温度Ｔが負荷制限開始温度ＴＲ以上である場合はモータ検出温度Ｔに応じてモータ負荷率を１００％よりも低下させて第２ＭＧ３０の出力を制限する制御（以下「負荷率制限制御」という）を行なう。

以上のような構成を有する車両１において、モータ検出温度Ｔが負荷制限開始温度ＴＲに達する直前までＥＶ走行を行なうと、その後にＨＶ走行に切り替えても、熱のオーバーシュートによりモータ検出温度Ｔは直ぐには低下せずにしばらくの間は増加する。そのため、モータ検出温度Ｔが負荷制限開始温度ＴＲを超えてしまい、上述の負荷率制限制御が開始されて車両の動力性能が低下する可能性がある。

そこで、本実施の形態によるＥＣＵ２００は、ＮＡＶＩ情報に応じてＥＶ走行禁止温度ＴＰを可変制御する。具体的には、ＥＣＵ２００は、ＮＡＶＩ情報およびモータ検出温度Ｔを用いて、所定時間経過後の第２ＭＧ３０の予測温度（以下「将来のモータ予測温度」という）を算出する。そして、ＥＣＵ２００は、将来のモータ予測温度が負荷制限開始温度ＴＲよりも高い場合には、ＥＶ走行禁止温度ＴＰを予め低い値に変更する。これにより、熱のオーバーシュートを見込んで早期にＥＶ走行からＨＶ走行に切り替えることができる。

図２は、ＥＣＵ２００の機能ブロック図である。図２に示した各機能ブロックは、ハードウェアによって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

ＥＣＵ２００は、運転計画部２１０と、負荷制限制御部２２０と、ＥＶ走行禁止温度変更部２３０とを含む。

運転計画部２１０は、ＮＡＶＩ情報に基づいて目的地までの運転計画（ＥＶ走行区間とＨＶ走行区間の設定など）を作成し、その運転計画に基づいて目的地までの第２ＭＧ３０の負荷予測（以下、単に「モータ負荷予測」という）を算出する。

負荷制限制御部２２０は、モータ検出温度Ｔに基づいて、上述した負荷率制限制御を行なう。すなわち、モータ検出温度Ｔが負荷制限開始温度ＴＲ未満である場合はモータ負荷率を１００％とし、モータ検出温度Ｔが負荷制限開始温度ＴＲ以上である場合はモータ検出温度Ｔが高いほどモータ負荷率を１００％よりも低下させる。

ＥＶ走行禁止温度変更部２３０は、温度センサ１１で検出されたモータ検出温度ＴとＮＡＶＩ情報から算出されたモータ負荷予測とに基づいて、上述した将来のモータ予測温度を算出する。そして、ＥＶ走行禁止温度変更部２３０は、将来のモータ予測温度が負荷制限開始温度ＴＲよりも低い場合はＥＶ走行禁止温度ＴＰを「温度Ｔ１」に設定し、将来のモータ予測温度が負荷制限開始温度ＴＲよりも高い場合はＥＶ走行禁止温度ＴＰを「温度Ｔ２」に設定する。ここで、「温度Ｔ１」は、負荷制限開始温度ＴＲよりも僅かに低い値に設定される。一方、「温度Ｔ２」は、熱のオーバーシュートを見込んで、温度Ｔ１よりもさらに所定温度だけ低い値に設定される。このように、将来のモータ予測温度が負荷制限開始温度ＴＲよりも高い場合は、ＥＶ走行禁止温度ＴＰを予め「温度Ｔ２」に低下させておく。これにより、ＥＶ走行からＨＶ走行への移行時期を熱のオーバーシュートを見込んで予め早めておくことができる。そのため、ＨＶ走行移行後に実際に熱のオーバーシュートが生じてもモータ検出温度Ｔが負荷制限開始温度ＴＲを超えず、負荷率制限制御による急激な負荷率制限（動力性能低下）を抑止できる。

図３は、モータ検出温度Ｔの変化態様の一例を示す図である。
時刻ｔ１よりも前は、将来のモータ予測温度が負荷制限開始温度ＴＲ未満であると判定されている期間であり、ＥＶ走行禁止温度ＴＰが「温度Ｔ１」に設定されている。

時刻ｔ１にて将来のモータ予測温度が負荷制限開始温度ＴＲ以上であると判定されると、ＥＶ走行禁止温度ＴＰが温度Ｔ１から「温度Ｔ２」に低下される。そのため、その後、モータ検出温度Ｔが温度Ｔ２に達した時刻ｔ２にて、ＥＶ走行からＨＶ走行に切り替えられる。ＨＶ走行切替後は第２ＭＧ３０の熱負荷は軽減されるが、しばらくの間は熱のオーバーシュートによってモータ検出温度Ｔは低下せず増加する。本実施の形態では、このような熱のオーバーシュートを見込んで、ＥＶ走行禁止温度ＴＰを予め「温度Ｔ２」に低下させておく。これにより、モータ検出温度Ｔが「温度Ｔ２」に達した時刻ｔ２にてＨＶ走行に早期に切り替えられるが、温度Ｔ２と負荷制限開始温度ＴＲとの温度差が十分に確保されているためＨＶ走行移行後に実際に熱のオーバーシュートが生じてもモータ検出温度Ｔは負荷制限開始温度ＴＲを超えない。そのため、負荷率制限制御による急激な負荷率制限（動力性能低下）を抑止できる。

図３に示した一点鎖線は、比較例として、ＥＶ走行禁止温度ＴＰを「温度Ｔ１」に固定した場合のモータ検出温度Ｔの変化態様を示したものである。この比較例では、モータ検出温度Ｔが温度Ｔ１に達する時刻ｔ３にてＨＶ走行に切り替えられることになるが、温度Ｔ１と負荷制限開始温度ＴＲとの温度差が十分に確保されていないため、ＨＶ走行切替後に、熱のオーバーシュートによってモータ検出温度Ｔが負荷制限開始温度ＴＲを超えてしまい、負荷率制限制御が開始されて車両の動力性能が低下してしまうという問題が生じる。本実施の形態では、このような問題を回避することができる。

以上のように、本実施の形態によるＥＣＵ２００は、ＮＡＶＩ情報を用いて将来のモータ予測温度を算出し、将来のモータ予測温度が負荷制限開始温度ＴＲよりも高い場合には、熱のオーバーシュートを見込んでＥＶ走行禁止温度ＴＰを予め低い値に変更する。これにより、早期にＥＶ走行からＨＶ走行に切り替えることができ、熱のオーバーシュートによるモータの負荷制限（動力性能低下）を未然に防止することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、１０ エンジン、１１ 温度センサ、１２ ナビゲーション装置、２０ 第１ＭＧ、３０ 第２ＭＧ、４０ 動力分割装置、５０ 減速機、７０ バッテリ、８０ 駆動輪、１１０ 充電ポート、２００ ＥＣＵ、２１０ 運転計画部、２２０ 負荷制限制御部、２３０ ＥＶ走行禁止温度変更部、３００ 充電器、４００ 外部電源、４１０ 充電コネクタ。

Claims (1)

1. 車両の駆動力を発生するエンジンおよびモータと、
   車両の走行経路情報を取得するナビゲーション装置と、
   前記モータの温度を検出するセンサと、
   前記エンジンおよび前記モータを制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記エンジンの動力を用いずに前記モータの動力を用いて走行するモータ走行中に前記センサによる検出温度がモータ走行禁止温度を超えた場合、前記モータ走行から前記エンジンおよび前記モータの双方の動力を用いて走行するハイブリッド走行に切り替え、
   前記制御装置は、前記検出温度が負荷制限開始温度を超えた場合、前記モータの負荷率を制限し、
   前記制御装置は、前記モータ走行中に前記ナビゲーション装置からの情報を用いて所定時間経過後の前記モータの予測温度を算出し、前記予測温度が前記負荷制限開始温度よりも低い場合は前記モータ走行禁止温度を第１温度に設定し、前記予測温度が前記負荷制限開始温度よりも高い場合は前記モータ走行禁止温度を前記第１温度よりも低くかつ前記負荷制限開始温度よりも低い第２温度に変更する、車両。

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