JP2011201370A - ハイブリッド車輌の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却装置の簡素化やモータの小型化を行ってコストダウンやコンパクト化を図りつつ、モータの保護も図ることが可能なハイブリッド車輌の制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンＥＧの駆動回転によってモータＭＧが所定回転数以上で回転され、ゼロトルク制御手段２１によりゼロトルクに制御されている場合にあって、モータＭＧの温度が温度上限閾値マップに基づく上限閾値以上となった際に、モータ保護制御手段４０がエンジンＥＧの回転数を低下させる。即ち、モータＭＧの回転数が下げられ、ゼロトルク制御による発熱量が下がるので、モータＭＧの温度を下げることが可能となって、モータＭＧの保護が図られる。これにより、モータＭＧの冷却構造を高性能にしたり、モータＭＧを大型化したりすることを不要とし、ハイブリッド駆動装置ＨＶのコストダウンやコンパクト化が図られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばハイブリッド車輌に搭載される制御装置に係り、詳しくは、エンジンの駆動力を用いた走行中に該エンジンと連動するモータが所定回転数以上となった際に該モータの出力トルクをゼロトルクに制御するハイブリッド車輌の制御装置に関する。

近年、環境問題等に対応するために車輌の燃費向上を図った種々のハイブリッド駆動装置が提案されており、そのうちの一つとして、変速機構の入力軸にモータ（回転電機ＭＧ）が連動して回転されるものがある（特許文献１参照）。このものは、比較的安価で小型の車輌に用いて好適なものと知られており、即ち、主に加減速が多くなる走行状態だけで効率向上を図るため、発進時ないし低中車速領域においてモータによるＥＶ走行やアシスト出力が可能となるように構成し、加減速が少なくなる高速走行状態ではエンジンの駆動力により走行するように構成されている。

このように構成されたハイブリッド駆動装置は、エンジンの駆動力による高速走行において、モータも連動して回転されるが、モータの特性上、高回転時のトルク出力が困難であり、かつ何ら電気的制御を行わないと当該モータにおいて負方向の駆動力が生じるので（永久磁石による発電が生じるので）、モータが所定回転数以上となった際に、モータ回転数に応じた弱電流を流して出力トルクをゼロにするゼロトルク制御を行っている。

特開２００８−１３２８１２号公報

ところで、上述のようにゼロトルク制御を行うものにあっては、モータの回転数が高くなるほど大きな電流を流す必要があり、つまり高回転になるほどモータの発熱量が大きくなる。一般にモータは、コイルや絶縁材には耐熱温度があるので、この温度以下で駆動しなければならない。即ち、上記ゼロトルク制御によって発生するモータの発熱量よりも放熱量（冷却量）が大きければ耐熱温度を越えることはなく、連続的な運転が可能となる連続運転可能領域であり、発熱量が放熱量よりも大きければ耐熱温度を越える虞があり、連続的な運転が不能となる連続運転不能領域であることになる。

上記特許文献１のようなハイブリッド駆動装置にあっては、連続運転許容領域を車輌性能における最高車速に対応させて確保するために、モータの冷却構造（冷却油の循環装置）を高性能にしたり、電流密度を下げて発熱量を減らすためにモータを大型化したりする等の対応が図られている。しかしながら、上記連続運転不能領域は、車輌性能における最高車速近辺で生じる問題であり、つまり車輌の最高車速性能を確保するために、モータの冷却構造を高性能にしたり、モータを大型化したりすることが行われているので、上述のように比較的安価で小型の車輌に用いるものとしては、必ずしも好ましい構成ではない。しかし、単に冷却装置の簡素化やモータの小型化を行ってコストダウンやコンパクト化を図ると、車輌性能における最高車速付近でモータの保護が図れないという問題があった。

そこで本発明は、冷却装置の簡素化やモータの小型化を行ってコストダウンやコンパクト化を図りつつ、モータの保護も図ることが可能なハイブリッド車輌の制御装置を提供することを目的とするものである。

本発明は（例えば図１乃至図６参照）、エンジン（ＥＧ）と、少なくともエンジン（ＥＧ）の駆動力を用いた走行中に該エンジン（ＥＧ）と連動して回転するモータ（ＭＧ）と、該エンジン（ＥＧ）及び該モータ（ＭＧ）の回転を変速して駆動車輪（Ｗ）に伝動する変速機構（ＣＶＴ）と、を備えたハイブリッド車輌の制御装置（１）において、
前記エンジン（ＥＧ）の駆動回転によって前記モータ（ＭＧ）が所定回転数以上となった際に、該モータ（ＭＧ）の出力トルクをゼロトルクに制御するゼロトルク制御手段（２１）と、
前記モータ（ＭＧ）の温度（Ｔ）を検出するモータ温度検出手段（５１）と、
前記エンジン（ＥＧ）の駆動回転によって前記モータ（ＭＧ）が前記所定回転数以上で回転されている場合にあって、前記モータ（ＭＧ）の温度（Ｔ）が上限閾値（例えばＴ１〜Ｔ２）以上となった際に、前記エンジン（ＥＧ）の回転数（Ｎｅ）を低下させるモータ保護制御手段（４０）と、を備えたことを特徴とする。

また本発明は（例えば図２参照）、前記上限閾値は、前記モータ（ＭＧ）の回転数（Ｎｍｇ）が高いほど低い温度となるような値に設定されてなることを特徴とする。

さらに本発明は（例えば図１乃至図６参照）、前記モータ保護制御手段（４０）により前記エンジン（ＥＧ）の回転数（Ｎｅ）が低下された際に、該エンジンの回転数の低下に対応するように前記変速機構（ＣＶＴ）の変速比（Ｇ）を高速側に変速する車速維持制御手段（３１）を備えたことを特徴とする。

また本発明は（例えば図１及び図５参照）、前記モータ保護制御手段（４０）により前記エンジン（ＥＧ）の回転数（Ｎｅ）が低下された際に、前記駆動車輪（Ｗ）に伝達される駆動力を維持するように前記エンジン（ＥＧ）の出力トルク（Ｔｅ）を上昇する駆動力維持制御手段（１１）を備えたことを特徴とする。

そして本発明は（例えば図１参照）、前記モータ（ＭＧ）は、減速機構（ＰＲ）を介して前記変速機構（ＣＶＴ）の入力軸に連結されてなることを特徴とする。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る本発明によると、モータ保護制御手段が、エンジンの駆動回転によってモータが所定回転数以上で回転されてゼロトルクに制御されている場合にあって、モータの温度が上限閾値以上となった際に、エンジンの回転数を低下させるので、モータの回転数を下げることができて、ゼロトルク制御による発熱量を下げることができ、モータの温度を下げることが可能となって、モータの保護を図ることができる。これにより、モータの冷却構造を高性能にしたり、モータを大型化したりすることを不要とすることができて、ハイブリッド車輌のコストダウンやコンパクト化を図ることができる。

請求項２に係る本発明によると、上限閾値が、モータの回転数が高いほど低い温度となるような値に設定されているので、モータの回転数に応じてモータの温度が高くなり過ぎることを防止することができ、確実にモータの保護を図ることができる。

請求項３に係る本発明によると、車速維持制御手段が、モータ保護制御手段によりエンジンの回転数が低下された際に、該エンジンの回転数の低下に対応するように変速機構の変速比を高速側に変速するので、エンジンの回転数の低下に伴う車速の低下の防止を図ることができる。

請求項４に係る本発明によると、駆動力維持制御手段が、モータ保護制御手段によりエンジンの回転数が低下された際に、駆動車輪に伝達される駆動力を維持するようにエンジンの出力トルクを上昇するので、駆動車輪に伝達される駆動力が低下して車速の低下を招くことを防ぐことができる。

請求項５に係る本発明によると、モータは、減速機構を介して変速機構の入力軸に連結されているので、モータの出力トルクを増幅して駆動車輪に伝達することができる反面、エンジンの回転数に比してモータが高回転となるが、モータ保護制御手段がモータの温度が上限閾値以上となった際にエンジンの回転数を低下させるので、モータの回転数を大幅に下げることができ、それによってモータの保護を確実に図ることができる。

本発明に係るハイブリッド車輌の制御装置を示すブロック図。 温度上限閾値マップを示す図。 本発明に係るモータ保護制御を示すフローチャート。 エンジントルクとエンジン回転数との関係に基づく車輌の駆動力を説明する説明図。 エンジンに出力トルクの余裕がある場合のモータ保護制御を示すタイムチャート。 エンジンに出力トルクの余裕がない場合のモータ保護制御を示すタイムチャート。

以下、本発明に係る実施の形態を図１乃至図６に沿って説明する。まず、本発明を適用し得るハイブリッド車輌（ハイブリッド駆動装置ＨＶ）の概略構成について図１に沿って説明する。

図１に示すように、本発明を適用し得るハイブリッド車輌は、例えばＦＦタイプ（フロントエンジン、フロントドライブ）に用いて好適であり、エンジンＥＧがダンパ装置Ｄを介してハイブリッド駆動装置ＨＶの入力側に接続されており、該ハイブリッド駆動装置の出力側が左右の駆動車輪Ｗに接続されている。該ハイブリッド駆動装置ＨＶには、モータＭＧ、減速機構ＰＲ、クラッチＣ、無段変速機構（変速機構）ＣＶＴ、油圧制御装置ＶＢ、カウンタギヤＣＧ、ディファレンシャルギヤＤＧ等が備えられている。

上記モータＭＧは、バッテリーＢに接続されており、該モータＭＧは、例えばシングルピニオンプラネタリギヤ等からなる減速機構ＰＲを介して、例えばベルト式の無段変速機構ＣＶＴの入力軸に接続されている。また、該無段変速機構ＣＶＴの入力軸（プライマリプーリの回転軸）は、上記クラッチＣ、ダンパ装置Ｄを介して、エンジンＥＧに接続されており、該クラッチＣは油圧制御装置ＶＢからの供給油圧によってエンジンＥＧの駆動中には係合され、非駆動中（エンジンストップ中）には解放される。つまりクラッチＣを係合した状態（エンジンの駆動力を用いた走行中）にあっては、エンジンＥＧとモータＭＧとが連動して回転し、無段変速機構ＣＶＴに回転を伝達（伝動）する。

該無段変速機構ＣＶＴは、例えばプライマリプーリとセカンダリプーリとそれら両プーリに捲回されたベルトとを有するベルト式の無段変速機構からなり、後述する制御部（ＥＣＵ）１からの変速指令に基づき油圧制御装置ＶＢにより調圧される油圧によって両プーリの軸方向幅が油圧制御されることにより変速比の変更が行われる。そして、無段変速機構ＣＶＴの出力軸（セカンダリプーリの回転軸）はカウンタギヤＣＧに噛合されており、該カウンタギヤＣＧを介してディファレンシャルギヤＤＧにその出力回転が伝達され、該ディファレンシャルギヤＤＧを介して左右の駆動車輪Ｗにそれらの差回転を許容する形で出力回転が伝達（伝動）される。

なお、以上説明したハイブリッド駆動装置ＨＶの詳細な構成は、特開２００８−１３２８１２号公報（特許文献１）に記載されたものと同様であるので、その詳細説明は省略する。

ついで、ハイブリッド車輌の制御装置（制御部）１の構成について図１に沿って説明する。ハイブリッド車輌の制御装置としての制御部（ＥＣＵ）１は、駆動力維持制御手段１１を有するエンジン制御手段１０と、ゼロトルク制御手段２１を有するモータ制御手段２０と、車速維持制御手段３１を有する変速制御手段３０と、温度上限閾値マップＴｍａｐを有するモータ保護制御手段４０と、を備えて構成されている。

また、制御部１には、モータＭＧのステータコイル内に配設されたモータ温度センサ（モータ温度検出手段）５１と、無段変速機構ＣＶＴの入力軸の回転速度を検出する入力軸回転速度センサ５２と、無段変速機構ＣＶＴの出力軸の回転速度或いはカウンタギヤＣＧの回転速度を検出する出力軸回転速度（車速）センサ５３と、図示を省略した運転席のアクセルペダルの踏込み量（つまりアクセル開度）を検出するアクセル開度センサ５４と、が接続されて各種信号が入力されるように構成されている。

なお、本実施の形態においては、モータ温度センサ５１がモータＭＧのステータコイル内に配設され、直接的にモータＭＧの温度を検出するものを説明しているが、これに限らず、例えばモータＭＧの冷却油の温度を検出する等して、間接的にモータＭＧの温度を検出しても良く、つまりモータＭＧの温度を検出できるものであれば、どのようなものであっても構わない。

上記エンジン制御手段１０は、エンジンＥＧのスロットル開度などを自在に制御し、エンジンＥＧの駆動・非駆動を制御すると共に、通常走行中におけるエンジンＥＧの駆動中にあっては、アクセル開度センサ５４により検出されるアクセル開度、出力軸回転速度センサ５３により検出される車速（駆動車輪の回転数）Ｖ、無段変速機構ＣＶＴの変速比などに基づき、エンジンＥＧが最適燃費状態となるようにエンジン回転数（エンジンの回転数）Ｎｅ及びエンジントルク（エンジンの出力トルク）Ｔｅを制御する。

上記モータ制御手段２０は、バッテリーＢからの電力（電流・電圧）を自在に制御し、モータＭＧの力行・回生を制御すると共に、特にエンジンＥＧの非駆動時には、アクセル開度センサ５４により検出されるアクセル開度（つまり運転者の要求する出力）に基づきモータＭＧの出力トルクを制御し、エンジンＥＧの駆動時であって特にモータＭＧの所定回転数（例えば１３０００ｒｐｍ）未満にあっては、エンジントルクＴｅとモータトルクＴｍｇとの合計がアクセル開度に応じた合計トルクとなるように該モータＭＧを制御する。

上記ゼロトルク制御手段２１は、入力軸回転速度センサ５２による検出結果に基づき、モータＭＧがモータトルクＴｍｇを出力することが困難となる上記所定回転数（例えば１３０００ｒｐｍ）以上となると、モータＭＧの出力トルクがゼロ（０）となるように電流を流して制御する。これにより、モータＭＧが所定回転数以上となる高車速時には、該モータＭＧが負荷になることなく、エンジンＥＧの出力だけによる走行状態となる。

上記変速制御手段３０は、アクセル開度センサ５４により検出されるアクセル開度、出力軸回転速度センサ５３により検出される車速Ｖなどに基づき、例えば不図示の変速マップを参照し、特にエンジンＥＧが最適燃費状態の回転数となるように無段変速機構ＣＶＴの変速比を判断し、該無段変速機構ＣＶＴがその判断した変速比となるように油圧制御装置ＶＢに指令することで、該無段変速機構ＣＶＴの変速比を制御する。

つづいて、本発明に係るモータ保護制御について、図１、図２、図４を参照しつつ図３のフローチャートに沿って説明する。例えばイグニッションＯＮされた状態となると、図３に示すモータ保護制御が開始され（Ｓ１）、まず、モータ保護制御手段４０は、モータ温度センサ５１によりモータＭＧの温度Ｔを検出し（Ｓ２）、つづいて、入力軸回転速度センサ５２により検出される無段変速機構ＣＶＴの入力軸の回転数と減速機構ＰＲのギヤ比とからモータ回転数（モータの回転数）Ｎｍｇを算出する形で検出する（Ｓ３）。

ついで、モータ保護制御手段４０は、図２に示す温度上限閾値マップＴｍａｐを参照する（Ｓ３）。該温度上限閾値マップＴｍａｐには、図２に示すように、モータ回転数Ｎｍｇとモータ温度（ステータコイル温度）Ｔとの関係に基づき、図中実線で示す上限閾値が記録されている。該上限閾値は、通常走行状態であるモータ温度Ｔが０〜Ｔ１（例えば１５０度）までの間では、モータ回転数Ｎｍｇが回転数Ｎ２（例えば２００００ｒｐｍ）となるように設定されており、モータＭＧの高温状態であってモータ温度ＴがＴ１（例えば１５０度）〜Ｔ２（例えば１６０度）までの間では、温度Ｔ２で回転数Ｎ１（例えば１３０００ｒｐｍ）となるように設定され、つまりモータ回転数Ｎｍｇが高いほど低い温度となるような値に設定されている。

なお、このモータＭＧの高温状態での回転数の上限閾値は、上記ゼロトルク制御が開始される所定回転数（例えば１３０００ｒｐｍ）以上、即ち回転数Ｎ１以上の場合に対応しており、つまり上記ゼロトルク制御が行われない回転数Ｎ１未満では、モータＭＧの発熱量が放熱量よりも大きくなり過ぎることは想定していない。

このような温度上限閾値マップＴｍａｐを参照すると（Ｓ３）、モータ保護制御手段４０は、モータ温度Ｔが上限閾値以上であるか否かを判定し（Ｓ５）、上限閾値未満である場合は（Ｓ５のＮｏ）、そのまま終了する（Ｓ１０）。一方、モータ温度Ｔが上限閾値以上である場合は（Ｓ５のＹｅｓ）、モータＭＧが耐熱温度を越える虞があるので、モータ保護制御手段４０はエンジン回転数低下制御を行う（Ｓ６）。

即ち、モータ保護制御手段４０は、上記ステップＳ２で検出したモータ温度Ｔに基づき温度上限閾値マップＴｍａｐを参照し、上限閾値となるモータ回転数に対応する（つまり減速機構ＰＲにより減速されている分を加味して）エンジン回転数となるまで、例えばエンジン制御手段１０からスロットル開度や燃料噴射量を変更するなどして、エンジン回転数Ｎｅを低下させる。

なお、エンジン回転数を低下させる手法としては、スロットル開度や燃料噴射量を変更するだけでなく、例えばエンジンの遅角なども考えられ、つまりエンジン回転数を上記上限閾値に対応した回転数まで低下させることができる手法であれば、どのような手法であっても構わない。

ところで、このようにエンジン回転数Ｎｅを低下させると、エンジンＥＧが、ダンパ装置Ｄ、クラッチＣ、無段変速機構ＣＶＴ、カウンダギヤＣＧ、ディファレンシャルギヤＤＧを介して駆動車輪Ｗに連動しているため、何もしないと車速Ｖが低下することになる。そこで、車速維持制御手段３１は、モータ保護制御手段４０によるエンジン回転数Ｎｅの低下制御に応じて無段変速機構ＣＶＴの変速比を高速側に低下（つまりアップシフト）させる変速比低下制御を行う（Ｓ７）。即ち、エンジン回転数Ｎｅの低下量に合わせて無段変速機構ＣＶＴをアップシフトする変速比の変更量を演算し、エンジン回転数Ｎｅの低下に同調してアップシフトすることで、基本的に車速Ｖが維持されるように制御する。

なお、モータ温度Ｔが高温となり、エンジン回転数低下制御を行う状況とは、つまり車輌性能における最高車速付近での走行状態であり、一般的に無段変速機構ＣＶＴの設計上、変速比が最低値であると駆動力不足によって最高車速には到達しないため、つまり無段変速機構ＣＶＴにはアップシフトする余裕がある変速比であるはずであるので、エンジン回転数Ｎｅの低下に同調したアップシフトが不能になることはあり得ないことである。

ここで、上述のようにエンジン回転数Ｎｅを低下させる場合、駆動車輪Ｗに伝達されるエンジンＥＧからの総駆動力（即ち総出力（いわゆる馬力））は、エンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅとの積であるので、図４に示すように、点Ａで示す走行状態で総駆動力ＰＷ１により走行している状態からエンジン回転数Ｎｅだけを低下させると、矢印Ｙのように推移し、点Ｂ’で示すように総駆動力がＰＷ１からＰＷ２に低下する。従って、当該ハイブリッド車輌は、走行抵抗に対する総駆動力が低下することとなって、結果的に車速Ｖが低下してしまうことになり、つまり車輌性能における最高車速が低下することになる。

また、図４に示すように、ハイブリッド車輌に搭載されているエンジンＥＧは、基本的に最適燃費状態となるようにエンジン最適燃費線に沿ってスロットル開度が調整されており、該エンジン最適燃費線に沿ってエンジン回転数Ｎｅを推移させれば、矢印Ｙで示すように総駆動力がＰＷ１からＰＷ２に低下することになるが、エンジンＥＧの設計によっては（搭載されているエンジンの種類によっては）、エンジン最適燃費線から外れるが、エンジン回転数Ｎｅを変化させずに燃料噴射量を変更するなどしてエンジントルクＴｅだけを上昇させる余裕があるものがある。

このようにエンジンＥＧの設計上、エンジントルクＴｅをエンジン最適燃費線から外して上昇させる余裕があるものについては、エンジン回転数Ｎｅを低下させつつエンジントルクＴｅを上昇させることで、矢印Ｘに示すように推移し、つまり駆動車輪Ｗに対する総駆動力ＰＷ１が変化しないように点Ｂに推移させることが可能となる。

そこで、駆動力維持制御手段１１は、図３に示すように、上記エンジン回転数低下制御（Ｓ６）及び変速比低下制御（Ｓ７）を行う際に、エンジントルクＴｅの上昇が可能であるか否かを判定し（Ｓ８）、エンジンＥＧの設計上、エンジントルクＴｅの上昇が可能である場合は（Ｓ８のＹｅｓ）、例えば燃料噴射量を上昇するなどしてエンジントルクＴｅを上昇し、総駆動力を維持させる駆動力維持制御を行い（Ｓ９）、つまり図４に示す矢印Ｘとなるように推移させて、それにより走行抵抗に対する総駆動力を維持させて車速Ｖを維持し、以上のモータ保護制御を終了する（Ｓ１０）。

一方、エンジンＥＧの設計上、エンジントルクＴｅの上昇が可能でない場合は（Ｓ８のＮｏ）、エンジン回転数Ｎｅを最適燃費線に沿って低下させ、つまり図４に示す矢印Ｙとなるように推移させて、以上のモータ保護制御を終了する（Ｓ１０）。この場合は、走行抵抗に対する総駆動力がＰＷ１からＰＷ２に低下するため、車速Ｖは徐々に低下することになる。

ついで、上記モータ保護制御を行った場合の走行例を図５及び図６に沿って説明する。図５はエンジンに出力トルクの余裕がある場合（つまり駆動力維持制御を行う場合）のモータ保護制御、図６はエンジンに出力トルクの余裕がない場合のモータ保護制御を示すタイムチャートである。

まず、エンジンに出力トルクの余裕がある場合について説明する。図５に示すように、例えば車輌性能の最高車速付近の車速Ｖで走行している際は、モータ回転数Ｎｍｇも設計上の最高回転数付近であり、例えばモータ回転数Ｎｍｇは図２に示す回転数Ｎ２（例えば２００００ｒｐｍ）となっている。すると、モータＭＧはゼロトルク制御手段２１によりゼロトルク制御されている状態であり、モータ温度（ステータコイルの温度）Ｔが徐々に上昇していく。

例えば時点ｔ１にモータ温度Ｔが図２に示す温度Ｔ１となると、つまりモータ温度Ｔが温度上限閾値マップＴｍａｐの上限閾値以上となるので（Ｓ５のＹｅｓ）、モータ保護制御手段４０は、エンジン回転数低下制御を開始し（Ｓ６）、エンジンＥＧにスロットル開度や燃料噴射量の変更を指令して、上記上限閾値に沿った形でエンジン回転数Ｎｅを低下させる。これにより、減速機構ＰＲを介してエンジンＥＧに連動するモータＭＧの回転数Ｎｍｇも低下していき、ゼロトルク制御されているモータＭＧの温度上昇も少なくなる。

また同時に、車速維持制御手段３１が変速比低下制御を開始して（Ｓ７）、油圧制御装置ＶＢに指令して無段変速機構ＣＶＴの変速比Ｇを低下（アップシフト）させていく。さらに、駆動力維持制御手段１１は、エンジンＥＧの回転数Ｎｅを低下した際にエンジントルクの上昇が可能か否かを判断し、ここではエンジンＥＧの出力トルクに余裕があるので（Ｓ８のＹｅｓ）、駆動力維持制御を行って（Ｓ９）、つまり図４の矢印Ｘに示すようにエンジン回転数Ｎｅの低下に応じてエンジントルクＴｅを上昇させる。

従って、時点ｔ１からは、エンジン回転数Ｎｅが低下されてモータ回転数Ｎｍｇも連動して低下され、モータ温度Ｔの発熱量が小さくなっていくことで温度上昇が少なくなっていくと共に、無段変速機構ＣＶＴの変速比Ｇも小さくされていくことでエンジン回転数Ｎｅの減少に伴う無段変速機構ＣＶＴの出力軸回転数の変化を吸収し、さらにエンジントルクＴｅを上昇して総駆動力ＰＷ１を一定に維持することで、最終的に車速Ｖを一定に維持する。

そして、時点ｔ２にモータＭＧの発熱量と放熱量とが釣合って、モータ温度Ｔの上昇が納まると、温度上限閾値マップＴｍａｐの上限閾値未満に落ち着くので（Ｓ５のＮｏ）、モータ温度Ｔが連続運転不能となる温度Ｔ２を超えることなくモータＭＧが保護されることになり、そして、エンジン回転数低下制御（Ｓ６）、変速比低下制御（Ｓ７）、駆動力維持制御（Ｓ９）を全て終了し、つまりモータ保護制御を終了して（Ｓ１０）、そのまま車輌性能の最高車速付近での走行を継続する。

つづいて、エンジンに出力トルクの余裕がない場合について説明する。同様に、図６に示すように、例えば車輌性能の最高車速Ｖｍａｘ付近の車速Ｖで走行している際は、モータ回転数Ｎｍｇも設計上の最高回転数付近であって、モータＭＧはゼロトルク制御手段２１によりゼロトルク制御され、モータ温度（ステータコイルの温度）Ｔが徐々に上昇していく。

同様に、例えば時点ｔ１にモータ温度Ｔが図２に示す温度Ｔ１となると、モータ温度Ｔが上限閾値以上となるので（Ｓ５のＹｅｓ）、モータ保護制御手段４０は、エンジン回転数低下制御を開始し（Ｓ６）、上記上限閾値に沿った形でエンジン回転数Ｎｅを低下させる。これにより、エンジンＥＧに連動するモータＭＧの回転数Ｎｍｇも低下していき、ゼロトルク制御されているモータＭＧの温度上昇も少なくなる。

また同時に、車速維持制御手段３１が変速比低下制御を開始して（Ｓ７）、無段変速機構ＣＶＴの変速比Ｇを低下（アップシフト）させる。ここで、駆動力維持制御手段１１は、エンジンＥＧの回転数Ｎｅを低下した際にエンジントルクの上昇が可能か否かを判断するが、ここではエンジンＥＧの出力トルクに余裕がないので（Ｓ８のＮｏ）、つまり図４の矢印Ｙに示すようにエンジン回転数Ｎｅを最適燃費線に沿って低下させ、エンジントルクＴｅは上昇させないことになる。

従って、時点ｔ１からは、エンジン回転数Ｎｅが低下されてモータ回転数Ｎｍｇも連動して低下され、モータ温度Ｔの発熱量が小さくなっていくことで温度上昇が少なくなっていくと共に、無段変速機構ＣＶＴの変速比Ｇも小さくされていくことでエンジン回転数Ｎｅの減少に伴う無段変速機構ＣＶＴの出力軸回転数の変化を吸収するが、総駆動力がＰＷ１からＰＷ２に下がるので（図４参照）、最終的に車速Ｖは走行抵抗に負ける形で車速Ｖを低下させていく。

そして、時点ｔ２にモータＭＧの発熱量と放熱量とが釣合って、モータ温度Ｔの上昇が納まると、温度上限閾値マップＴｍａｐの上限閾値未満に落ち着くので（Ｓ５のＮｏ）、モータ温度Ｔが連続運転不能となる温度Ｔ２を超えることなくモータＭＧが保護されることになり、そして、エンジン回転数低下制御（Ｓ６）、変速比低下制御（Ｓ７）を終了し、つまりモータ保護制御を終了して（Ｓ１０）、そのまま車輌性能の最高車速よりも僅かに低い車速Ｖでの走行を継続する。

以上説明したように本ハイブリッド車輌の制御装置１によると、モータ保護制御手段４０が、エンジンＥＧの駆動回転によってモータＭＧが所定回転数（例えば１３０００ｒｐｍ）以上で回転されてゼロトルクに制御されている場合にあって、モータＭＧの温度Ｔが上限閾値以上となった際に、エンジン回転数Ｎｅを低下させるので、モータ回転数Ｎｍｇを下げることができて、ゼロトルク制御による発熱量を下げることができ、モータ温度Ｔを下げることが可能となって、モータＭＧの保護を図ることができる。これにより、モータＭＧの冷却構造を高性能にしたり、モータＭＧを大型化したりすることを不要とすることができて、ハイブリッド車輌のコストダウンやコンパクト化を図ることができる。

また、上限閾値が、図２に示すように、特に高温状態となる温度Ｔ１以上にあって、モータ回転数Ｎｍｇが高いほど低い温度となるような値に設定されているので、モータ回転数Ｎｍｇに応じてモータ温度Ｔが高くなり過ぎることを防止することができ、確実にモータＭＧの保護を図ることができる。

さらに、車速維持制御手段３１が、モータ保護制御手段４０によりエンジン回転数Ｎｅが低下された際に、該エンジン回転数Ｎｅの低下に対応するように無段変速機構ＣＶＴの変速比Ｇを高速側に変速するので、エンジン回転数Ｎｅの低下に伴う車速Ｖの低下の防止を図ることができる。

さらに、駆動力維持制御手段１１が、モータ保護制御手段４０によりエンジン回転数Ｎｅが低下された際にあって、特にエンジンＥＧの出力トルクの上昇が可能な場合に、駆動車輪Ｗに伝達される総駆動力ＰＷ１を維持するようにエンジントルクＴｅを上昇するので、駆動車輪Ｗに伝達される総駆動力が低下して車速Ｖの低下を招くことを防ぐことができる。

そして、モータＭＧは、減速機構ＰＲを介して無段変速機構ＣＶＴの入力軸に連結されているので、モータＭＧの出力トルクを増幅して駆動車輪Ｗに伝達することができる反面、エンジン回転数Ｎｅに比してモータＭＧが高回転となるが、モータ保護制御手段４０がモータ温度Ｔが上限閾値以上となった際にエンジン回転数Ｎｅを低下させるので、モータ回転数Ｎｍｇを大幅に下げることができ、それによってモータＭＧの保護を確実に図ることができる。

なお、以上説明した本実施の形態においては、例えば無段変速機構ＣＶＴとしてベルト式無段変速機構を適用したものを説明したが、これに限らず、有段式の自動変速機構であってもよく、つまり変速機構はどのようなものであってもよい。特にエンジン回転数Ｎｅの低下制御に伴うアップシフトが不能なものであっても、車輌としての最高車速性能が低下するだけであるので、エンジン回転数Ｎｅの低下制御に伴うアップシフトを行わないものも本発明の適用範囲の内である。

また、本実施の形態においては、本発明を適用し得るハイブリッド車輌の一例として、エンジンとモータとが変速機構の前段（駆動力の伝達経路の上流側）に並列的に配置したものを説明したが、これに限らず、エンジンの駆動力による走行中にモータが連動して回転されるものであれば、エンジンとモータとの連結関係はどのようなものであっても構わない。

本発明に係るハイブリッド車輌の制御装置は、乗用車、トラック等のハイブリッド車輌の制御装置として用いることが可能であり、特に冷却装置の簡素化やモータの小型化を行ってコストダウンやコンパクト化を図りつつ、モータの保護も図ることが求められる自動変速機の制御装置に用いて好適である。

１ ハイブリッド車輌の制御装置
１１ 駆動力維持制御手段
２１ ゼロトルク制御手段
３１ 車速維持制御手段
４０ モータ保護制御手段
５１ モータ温度検出手段（モータ温度センサ）
ＥＧ エンジン
ＭＧ モータ
ＰＲ 減速機構
ＣＶＴ 変速機構（無段変速機構）
Ｗ 駆動車輪
Ｎｅ エンジンの回転数（エンジン回転数）
Ｎｍｇ モータの回転数（モータ回転数）
Ｇ 変速機構の変速比
Ｔ モータの温度
Ｔ１〜Ｔ２ 上限閾値
Ｔｅ エンジンの出力トルク（エンジントルク）
Ｖ 駆動車輪の回転数（車速）

Claims (5)

1. エンジンと、少なくともエンジンの駆動力を用いた走行中に該エンジンと連動して回転するモータと、該エンジン及び該モータの回転を変速して駆動車輪に伝動する変速機構と、を備えたハイブリッド車輌の制御装置において、
   前記エンジンの駆動回転によって前記モータが所定回転数以上となった際に、該モータの出力トルクをゼロトルクに制御するゼロトルク制御手段と、
   前記モータの温度を検出するモータ温度検出手段と、
   前記エンジンの駆動回転によって前記モータが前記所定回転数以上で回転されている場合にあって、前記モータの温度が上限閾値以上となった際に、前記エンジンの回転数を低下させるモータ保護制御手段と、を備えた、
   ことを特徴とするハイブリッド車輌の制御装置。
2. 前記上限閾値は、前記モータの回転数が高いほど低い温度となるような値に設定されてなる、
   ことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車輌の制御装置。
3. 前記モータ保護制御手段により前記エンジンの回転数が低下された際に、該エンジンの回転数の低下に対応するように前記変速機構の変速比を高速側に変速する車速維持制御手段を備えた、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のハイブリッド車輌の制御装置。
4. 前記モータ保護制御手段により前記エンジンの回転数が低下された際に、前記駆動車輪に伝達される駆動力を維持するように前記エンジンの出力トルクを上昇する駆動力維持制御手段を備えた、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載のハイブリッド車輌の制御装置。
5. 前記モータは、減速機構を介して前記変速機構の入力軸に連結されてなる、
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか記載のハイブリッド車輌の制御装置。

Images