JP2009303329A - 動力出力装置、それを搭載した車両及び動力出力装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リアクトルを有する昇圧手段を備えるものにおいて、構成を簡素化する。
【解決手段】ハイブリッド自動車２０は、バッテリ５０から供給され電流センサ５１ｂで検出した充放電電流と、電圧センサ５７ａ，５８ａで検出した電圧に基づく昇圧回路５５での昇圧の程度を表わす昇圧比と、冷却水温センサ９５で検出した昇圧回路５５を冷却する冷却水の温度と、リアクトルＬの温度との関係を定めたリアクトル温度推定用マップを用い、充放電電流と昇圧比と冷却水温度とが与えられるとこのマップを用いてリアクトル温度を推定し、推定したリアクトル温度に基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大電力としての入出力制限を設定し、設定された入出力制限を用いて制限したトルク指令でモータＭＧ２を駆動制御する。このように、リアクトルＬの温度を検出するセンサを省略可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、動力出力装置、それを搭載した車両及び動力出力装置の制御方法に関する。

従来、動力出力装置としては、ダイオードとトランジスタとリアクトルとを備えた昇圧コンバータにおいて、ダイオードの両端の電圧に基づいて、トランジスタの温度を検出し、その検出した温度を昇圧コンバータの温度と推定することにより、トランジスタがオフされた直後でも冷却水の温度を精度よく推定することができるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２１９３２４号公報

ところで、この特許文献１に記載された動力出力装置などでは、昇圧コンバータの備えるリアクトルの温度をセンサにより計測し、入出力するリアクトルの保護を図ることがある。このように、リアクトルの温度を計測する温度センサを設けるとその構成が煩雑になるという問題があった。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、リアクトルを有する昇圧手段を備えるものにおいて、構成を簡素化することができる動力出力装置、それを搭載した車両及び動力出力装置の制御方法を提供することを主目的とする。

本発明は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

即ち、本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を入出力する電動機と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
リアクトルを有し前記電動機と前記蓄電手段との間に接続され前記蓄電手段の電圧を昇圧して前記電動機へ供給可能な昇圧手段と、
前記蓄電手段から供給される電流値と前記昇圧手段を冷却する冷却媒体の温度と前記昇圧手段からの出力電圧を該昇圧手段への入力電圧で除した値である昇圧比とに基づいて前記リアクトルの温度を推定する温度推定手段と、
前記推定したリアクトルの温度に基づいて該蓄電手段を充放電してもよい最大電力としての入出力制限を設定し、該設定した入出力制限に基づいて前記電動機を駆動制御する制御手段と、
を備えるものである。

この動力出力装置では、蓄電手段から供給される電流値と昇圧手段からの出力電圧を昇圧手段への入力電圧で除した値である昇圧比と昇圧手段を冷却する冷却媒体の温度とに基づいてリアクトルの温度を推定し、推定したリアクトルの温度に基づいて蓄電手段を充放電してもよい最大電力としての入出力制限を設定し、設定された入出力制限に基づいて電動機を駆動制御する。このように、リアクトルの温度を電流値と昇圧比と昇圧手段の冷却媒体の温度を用いて推定するため、リアクトルの温度を検出する検出手段を省略可能である。したがって、構成を簡素化することができる。

本発明の動力出力装置において、前記温度推定手段は、前記冷却媒体の温度と前記昇圧比とを固定してみたときに電流値が大きくなるほど高くなり、前記電流値と前記昇圧比とを固定してみたときに前記冷却媒体の温度が高くなるほど高くなり、且つ前記電流値と前記冷却媒体の温度とを固定してみたときに前記昇圧比が大きくなるほど高くなる傾向に前記リアクトルの温度を推定する手段であるものとしてもよい。

本発明の動力出力装置において、前記温度推定手段は、前記電流値と前記昇圧比と前記冷却媒体の温度と前記リアクトルの温度とを対応付けた対応関係を用い前記電流値と前記昇圧比と前記冷却媒体の温度とが与えられると該対応関係を用いて前記リアクトルの温度を推定する手段であるものとしてもよい。こうすれば、対応関係を用いて比較的容易にリアクトルの温度を推定することができる。

本発明の動力出力装置において、前記制御手段は、前記リアクトルの温度が所定値を超えると前記蓄電手段を充放電してもよい最大電力が小さくなるよう前記入出力制限を設定する手段であるものとしてもよい。こうすれば、比較的容易にリアクトルの保護を図ることができる。

本発明の動力出力装置は、内燃機関と、動力を入出力する発電機と、前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、を備え、前記制御手段は、前記内燃機関と前記発電機とをも制御するものとしてもよい。

本発明の車両は、上述したいずれか１つに記載した動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる車両である。本発明の動力出力装置は、昇圧手段の構成を簡素化することができるからこれを搭載した車両も同様の効果を奏する。

本発明の動力出力装置の制御方法は、
駆動軸に動力を入出力する電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、リアクトルを有し前記電動機と前記蓄電手段との間に接続され前記蓄電手段の電圧を昇圧して前記電動機へ供給可能な昇圧手段とを備える動力出力装置の制御方法であって、
前記昇圧手段を冷却する冷却媒体の温度と前記蓄電手段の電圧値と前記蓄電手段から供給される電流値と前記昇圧手段からの出力電圧を該昇圧手段への入力電圧で除した値である昇圧比とに基づいて前記リアクトルの温度を推定し、
前記推定したリアクトルの温度に基づいて該蓄電手段を充放電してもよい最大電力としての入出力制限を設定し、
前記設定された入出力制限に基づいて前記電動機を駆動制御することを含むものである。

この動力出力装置の制御方法では、蓄電手段から供給される電流値と昇圧手段からの出力電圧を昇圧手段への入力電圧で除した値である昇圧比と昇圧手段を冷却する冷却媒体の温度とに基づいてリアクトルの温度を推定し、推定したリアクトルの温度に基づいて蓄電手段を充放電してもよい最大電力としての入出力制限を設定し、設定された入出力制限に基づいて電動機を駆動制御する。このように、リアクトルの温度を電流値と昇圧比と昇圧手段の冷却媒体の温度を用いて推定するため、リアクトルの温度を検出する検出手段を省略可能である。したがって、昇圧手段の構成を簡素化することができる。なお、この動力出力装置の制御方法において、上述した動力出力装置の種々の態様を採用してもよいし、また、上述した動力出力装置の各機能を実現するようなステップを追加してもよい。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２はモータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図１に示すように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに減速ギヤ３５を介して接続されたモータＭＧ２と、直流電流を交流電流に変換してモータＭＧ１，ＭＧ２に供給可能なインバータ４１，４２と、リアクトルＬを有しバッテリ５０からの電力をその電圧を変換してインバータ４１，４２に供給可能な昇圧回路５５と、昇圧回路５５やインバータ４１，４２などの電機駆動系を冷却する冷却システム９０と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションなどが入力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、図２に示すように、いずれも外表面に永久磁石が貼り付けられたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える周知の同期発電電動機として構成されている。インバータ４１，４２は、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜２６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６と、により構成されている。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６は、それぞれインバータ４１，４２が電力ライン５４として共用する正極母線５４ａと負極母線５４ｂとに対してソース側とシンク側になるよう２個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、正極母線５４ａと負極母線５４ｂとの間に電圧が作用している状態で対をなすトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のオン時間の割合を制御することにより三相コイルに回転磁界を形成でき、モータＭＧ１，ＭＧ２を回転駆動することができる。インバータ４１，４２は、正極母線５４ａと負極母線５４ｂとを共用しているから、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータに供給することができる。正極母線５４ａと負極母線５４ｂとには、バッテリ５０と昇圧回路５５との間にシステムメインリレー５６が接続され、昇圧回路５５とインバータ４１との間に平滑用のコンデンサ５７が接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

昇圧回路５５は、図２に示すように、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２とトランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２とリアクトルＬとにより構成されている。２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２は、それぞれインバータ４１，４２の正極母線５４ａと負極母線５４ｂとに接続されており、その接続点にリアクトルＬが接続されている。また、リアクトルＬと負極母線５４ｂとにはそれぞれシステムメインリレー５６を介してバッテリ５０の正極端子と負極端子とが接続されている。したがって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２をオンオフ制御することによりバッテリ５０の直流電力をその電圧を昇圧してインバータ４１，４２に供給したり正極母線５４ａと負極母線５４ｂとに作用している直流電圧を降圧してバッテリ５０を充電したりすることができる。リアクトルＬと負極母線５４ｂとには平滑用のコンデンサ５８が接続されている。以下、昇圧回路５５より電力ライン５４側を高電圧系といい、昇圧回路５５よりバッテリ５０側を低電圧系とも称する。

バッテリ５０は、リチウムイオン二次電池として構成されており、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの端子間電圧Ｖｂ，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた電流センサ５１ｂからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサ５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて残容量ＳＯＣを演算している。

冷却システム９０は、冷却媒体としての冷却水を昇圧回路５５やインバータ４１，４２、モータＭＧ１，ＭＧ２に供給してこれらの冷却対象を冷却するシステムとして構成されている。この冷却システム９０は、冷却水が循環可能に各冷却対象を流通する冷却水流路９１と、冷却水流路９１に設けられ冷却水を圧送する循環ポンプ９２と、循環ポンプ９２の上流側に設けられ外気との熱交換により冷却水を冷却するラジエータ９３と、ファンを駆動してラジエータ９３に外気を送風するファンモータ９４と、ラジエータ９３で冷却された冷却水の温度を検出する冷却水温センサ９５と、を備えている。冷却水流路９１は、ラジエータ９３から昇圧回路５５、インバータ４１，４２、モータＭＧ２、モータＭＧ１へと順に冷却水を流通する流路として形成されている。また、冷却水流路９１は、リアクトルＬが配設された基板の下面に形成されており、この冷却水流路９１を流通する冷却水によりリアクトルＬを冷却可能となっている。循環ポンプ９２やファンモータ９４は、モータＥＣＵ４０からの制御信号によって駆動されている。また、冷却水温センサ９５は、モータＥＣＵ４０へ冷却水温度ＴＣを出力する。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、電圧センサ５７ａからのコンデンサ５７の電圧（以下、高電圧系の昇圧後電圧ＶＨという）や電圧センサ５８ａからのコンデンサ５８の電圧（以下、低電圧系の昇圧前電圧ＶＬという），イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、昇圧回路５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号やシステムメインリレー５６への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の駆動制御について説明したのち、バッテリ５０のバッテリ入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの設定について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。この駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。次に、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊とエンジン２２に要求される要求パワーＰｅ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。要求パワーＰｅ＊は、設定した要求トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとバッテリ５０が要求する充放電要求パワーＰｂ＊とロスＬｏｓｓとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じることによって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めたりすることができる。続いて、設定した要求パワーＰｅ＊に基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する（ステップＳ１２０）。この設定は、エンジン２２を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーＰｅ＊とに基づいて行なわれる。例えば、横軸をエンジン２２の回転数Ｎｅとし縦軸をエンジン２２のトルクＴｅとすると、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊は、要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定となる曲線と、動作ラインとの交点により求めることができる。

次に、設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ１３０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。続いて、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ１４０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（５）により計算し（ステップＳ１５０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ１６０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（５）は、前述した動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式から容易に導き出すことができる。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (5)

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０にそれぞれ送信して（ステップＳ１７０）、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

次に、バッテリ入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの設定について説明する。図４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される出力管理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。このルーチンが実行されるとハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、電流センサ５１ｂからの充放電電流Ｉｂ、冷却水温センサ９５からの冷却水温度ＴＣ、電圧センサ５８ａからの昇圧前電圧ＶＬ、電圧センサ５７ａからの昇圧後電圧ＶＨ、バッテリ５０の残容量ＳＯＣ、温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂなど必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ２００）。ここで、充放電電流Ｉｂと残容量ＳＯＣとはバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。

次に、入力した充放電電流Ｉｂと、入力した冷却水温度ＴＣと、昇圧後電圧ＶＨを昇圧前電圧ＶＬで除した値である昇圧比ＶＨ／ＶＬとに基づいてリアクトルＬの温度ＴＬを推定する（ステップＳ２１０）。ここで、リアクトルＬは、充放電電流Ｉｂが大きいほど発熱しやすく、また昇圧比ＶＨ／ＶＬが高いほど発熱しやすい。また、リアクトルＬは、冷却水温度ＴＣが低いほど放熱が進みやすい。したがって、リアクトルＬの温度ＴＬは、充放電電流Ｉｂと冷却水温度ＴＣと昇圧比ＶＨ／ＶＬとの関係を用いて推定することができる。このリアクトル温度ＴＬは、実施例では、充放電電流Ｉｂと冷却水温度ＴＣと昇圧比ＶＨ／ＶＬとリアクトル温度ＴＬとの関係を予め経験的に定めてリアクトル温度推定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、充放電電流Ｉｂと冷却水温度ＴＣと昇圧比ＶＨ／ＶＬが与えられると記憶したマップから対応するリアクトル温度ＴＬを導出して推定するものとした。図５にリアクトル温度推定用マップの一例を示す。リアクトル温度推定用マップでは、冷却水温度ＴＣと昇圧比ＶＨ／ＶＬとを固定してみたとき（それぞれを同一値としたとき）に充放電電流Ｉｂが大きくなるほど高くなる傾向に、充放電電流Ｉｂと昇圧比ＶＨ／ＶＬとを固定してみたときに冷却水温度ＴＣが高くなるほど高くなる傾向に、且つ充放電電流Ｉｂと冷却水温度ＴＣとを固定したみたときに昇圧比ＶＨ／ＶＬが高くなるほど高くなる傾向にリアクトル温度ＴＬを推定するように設定されている。また、図５の左下図に示すように、充放電電流Ｉｂとリアクトル温度ＴＬとの関係においては、充放電電流Ｉｂが大きくなるとリアクトル温度ＴＬが指数関数的に高くなるよう設定されている。また、図５の右下図に示すように、冷却水温度ＴＣとリアクトル温度ＴＬとの関係においては、冷却水温度ＴＣが大きくなるとリアクトル温度ＴＬが所定値に収束するように高くなるよう設定されている。

続いて、推定したリアクトル温度ＴＬ及びバッテリ５０の残容量ＳＯＣに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大電力としてのバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定し（ステップＳ２２０）、このルーチンを終了する。バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、リアクトル温度ＴＬや温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。図６にリアクトル温度ＴＬと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値との関係の一例を示し、図７にバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す。バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値は、図６に示すように、リアクトル温度ＴＬが所定値を超えるとバッテリ５０を充放電してもよい最大電力が小さくなるように設定されるよう定められている。そして、ここで設定したバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを上述した駆動制御ルーチンで読み出してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を制限してモータＭＧ２の駆動制御を行なうのである。このように、推定したリアクトル温度ＴＬを用いてバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定するため、リアクトルＬの温度を計測する温度センサを省略可能であると共に、リアクトルＬの保護を図ることができる。

以上詳述した本実施例のハイブリッド自動車２０によれば、バッテリ５０から供給される充放電電流Ｉｂと、昇圧回路５５での昇圧の程度を表わす昇圧比ＶＨ／ＶＬと、昇圧回路５５を冷却する冷却水の冷却水温度ＴＣと、リアクトル温度ＴＬとの関係を定めたリアクトル温度推定用マップを用い、充放電電流Ｉｂと昇圧比ＶＨ／ＶＬと冷却水温度ＴＣとが与えられるとこのマップを用いてリアクトル温度ＴＬを推定し、推定したリアクトル温度ＴＬに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大電力としての入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定し、設定された入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを用いて制限したトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２を駆動制御する。このように、リアクトルＬの温度を検出するセンサを省略可能であるため、昇圧回路５５の構成を簡素化することができる。また、リアクトル温度推定用マップを用いるから、比較的容易にリアクトル温度ＴＬを推定することができる。更に、リアクトル温度ＴＬが所定値を超えるとバッテリ５０を充放電してもよい最大電力が小さくなるように入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値が設定されるため、比較的容易にリアクトルＬの保護を図ることができる。

上述した実施例では、リアクトル温度推定用マップを用いてリアクトル温度ＴＬを推定するものとしたが、これに限られず、例えば、充放電電流Ｉｂと昇圧比ＶＨ／ＶＬと冷却水の冷却水温度ＴＣとリアクトル温度ＴＬとを表わす数式を定めておき、これらの値が入力されると計算によりリアクトル温度ＴＬを求めるものとしてもよい。

実施例では、冷却水温度ＴＣと昇圧比ＶＨ／ＶＬとを固定してみたときに充放電電流Ｉｂが大きくなるほど高くなる傾向に、充放電電流Ｉｂと昇圧比ＶＨ／ＶＬとを固定してみたときに冷却水温度ＴＣが高くなるほど高くなる傾向に、且つ充放電電流Ｉｂと冷却水温度ＴＣとを固定したみたときに昇圧比ＶＨ／ＶＬが高くなるほど高くなる傾向にリアクトル温度ＴＬを推定するものとしたが、これに限られず、経験的に求めた対応関係に応じた傾向にリアクトル温度ＴＬを推定するものとしてもよい。

実施例では、エンジン２２、動力分配統合機構３０、インバータ４１，４２、バッテリ５０、昇圧回路５５及びモータＭＧ１，ＭＧ２を備えるハイブリッド自動車２０としたが、電動機と昇圧回路５５とバッテリ５０とを備えるものであれば、特に限定されず、例えば動力分配統合機構３０を備えずエンジン２２の出力軸に電動機を設けた構成のハイブリッド自動車としてもよいし、エンジン２２に代えて又はこれに加えて燃料電池としたハイブリッド自動車としてもよい。

実施例では、ハイブリッド自動車２０に搭載された動力出力装置として説明したが、ハイブリッド自動車以外の車両に搭載された動力出力装置の形態としたり、建設設備などの移動体以外に組み込まれた動力出力装置としてもよい。また、動力出力装置の制御方法の形態としてもよい。

ここで、実施例や変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに動力を入出力するモータＭＧ２が「電動機」に相当し、モータＭＧ２と電力のやりとりが可能なバッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、リアクトルＬを有しモータＭＧ２とバッテリ５０との間に接続されバッテリ５０の電圧を昇圧してモータＭＧ２へ供給可能な昇圧回路５５が「昇圧手段」に相当し、バッテリ５０から供給される充放電電流Ｉｂと昇圧回路５５を冷却する冷却水の冷却水温度ＴＣと昇圧回路５５からの昇圧後電圧ＶＨを昇圧回路５５へ入力される昇圧前電圧ＶＬで除した値である昇圧比ＶＨ／ＶＬとに基づいてリアクトルＬの温度ＴＬを推定するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「温度推定手段」に相当し、推定したリアクトル温度ＴＬに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大電力としての入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づいてモータＭＧ２を駆動制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０及びモータＥＣＵ４０が「制御手段」に相当する。また、動力を入出力するモータＭＧ１が「発電機」に相当し、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとエンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸とに接続された動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当する。

ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ５０に限定されるものではなく、キャパシタなど、電動機や発電機と電力をやりとり可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「温度推定手段」としては、蓄電手段から供給される電流値と昇圧手段を冷却する冷却媒体の温度と昇圧手段からの出力電圧を昇圧手段への入力電圧で除した値である昇圧比とに基づいてリアクトルの温度を推定するものとすれば特にハイブリッド用電子制御ユニット７０に限定されるものではなく、複数の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、推定したリアクトルの温度に基づいて該蓄電手段を充放電してもよい最大電力としての入出力制限を設定し、該設定した入出力制限に基づいて前記電動機を駆動制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との３軸に接続され３軸のうちのいずれかの軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。

なお、実施例や変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 モータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される出力管理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 リアクトル温度推定用マップの一例である。 リアクトル温度ＴＬと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値との関係の一例を示す図である。 バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）と入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの補正係数との関係の一例を示す図である。

符号の説明

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、５４ａ 正極母線、５４ｂ 負極母線、５５ 昇圧回路、５６ システムメインリレー、５７，５８ コンデンサ、５７ａ，５８ａ 電圧センサ、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、９０ 冷却システム、９１ 冷却水流路、９２ 循環ポンプ、９３ ラジエータ、９４ ファンモータ、９５ 冷却水温センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ、Ｌ リアクトル。

Claims (7)

1. 駆動軸に動力を入出力する電動機と、
   前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
   リアクトルを有し前記電動機と前記蓄電手段との間に接続され前記蓄電手段の電圧を昇圧して前記電動機へ供給可能な昇圧手段と、
   前記蓄電手段から供給される電流値と前記昇圧手段を冷却する冷却媒体の温度と前記昇圧手段からの出力電圧を該昇圧手段への入力電圧で除した値である昇圧比とに基づいて前記リアクトルの温度を推定する温度推定手段と、
   前記推定したリアクトルの温度に基づいて該蓄電手段を充放電してもよい最大電力としての入出力制限を設定し、該設定した入出力制限に基づいて前記電動機を駆動制御する制御手段と、
   を備える動力出力装置。
2. 前記温度推定手段は、前記冷却媒体の温度と前記昇圧比とを固定してみたときに電流値が大きくなるほど高くなり、前記電流値と前記昇圧比とを固定してみたときに前記冷却媒体の温度が高くなるほど高くなり、且つ前記電流値と前記冷却媒体の温度とを固定してみたときに前記昇圧比が大きくなるほど高くなる傾向に前記リアクトルの温度を推定する手段である、請求項１に記載の動力出力装置。
3. 前記温度推定手段は、前記電流値と前記昇圧比と前記冷却媒体の温度と前記リアクトルの温度とを対応付けた対応関係を用い前記電流値と前記昇圧比と前記冷却媒体の温度とが与えられると該対応関係を用いて前記リアクトルの温度を推定する手段である、請求項１又は２に記載の動力出力装置。
4. 前記制御手段は、前記リアクトルの温度が所定値を超えると前記蓄電手段を充放電してもよい最大電力が小さくなるよう前記入出力制限を設定する手段である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の動力出力装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の動力出力装置であって、
   内燃機関と、
   動力を入出力する発電機と、
   前記駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記内燃機関と前記発電機とをも制御する、動力出力装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる車両。
7. 駆動軸に動力を入出力する電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、リアクトルを有し前記電動機と前記蓄電手段との間に接続され前記蓄電手段の電圧を昇圧して前記電動機へ供給可能な昇圧手段とを備える動力出力装置の制御方法であって、
   前記昇圧手段を冷却する冷却媒体の温度と前記蓄電手段の電圧値と前記蓄電手段から供給される電流値と前記昇圧手段からの出力電圧を該昇圧手段への入力電圧で除した値である昇圧比とに基づいて前記リアクトルの温度を推定し、
   前記推定したリアクトルの温度に基づいて該蓄電手段を充放電してもよい最大電力としての入出力制限を設定し、
   前記設定された入出力制限に基づいて前記電動機を駆動制御する、
   動力出力装置の制御方法。

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