JP2017100475A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの要求を極力満たしつつ、スイッチング素子の温度変化（熱応力）による劣化を抑制する。
【解決手段】ＥＣＵは、ＰＣＵ素子の温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ１を超えている場合に第１制御（ＥＶ＿ＷＯＴ禁止）を実行し、温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ２（ΔＴ２＞ΔＴ１）を超えている場合に第２制御（ＨＶ＿ＷＯＴ時のＭＧ２出力制限）を実行し、温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ３（ΔＴ３＞ΔＴ２）を超えている場合に第３制御（ＭＧ２ロック状態になる可能性がある時のエンジン始動）を実行し、温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ４（ΔＴ４＞ΔＴ３）を超えている場合に第４制御（エンジンのクランキング）を実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、コンバータおよびインバータなどの電力変換装置を備えたハイブリッド車両に関する。

一般的に、ハイブリッド車両は、エンジンと、モータと、バッテリと、バッテリとモータとの間に設けられる電力変換装置（コンバータ、インバータなど）とを備える。電力変換装置は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチング素子を含んでおり、スイッチング素子のスイッチング動作によってバッテリとモータとの間で電力変換を行なう。スイッチング素子がスイッチング動作を行なう際には熱が発生するため、スイッチング素子の負荷が大きいとスイッチング素子が過熱状態となることが懸念される。スイッチング素子の過熱を防止するために、従来より、スイッチング素子の温度が所定値を超えている場合に、スイッチング素子の負荷を軽減するための種々の制御が提案されている。

たとえば、特開２０１１−２０７３００号公報（特許文献１）は、スイッチング素子の温度（以下、単に「素子温度」ともいう）が所定値を超えている場合に、強制ＥＶモード（アクセル操作量が最大である時でもエンジンを始動せずに強制的にモータのみで走行するモード）を選択することを禁止することが開示されている。これにより、たとえばアクセル操作量が最大である時には、エンジンが始動されることによってモータが負担すべきトルクが低下するため、スイッチング素子の負荷が軽減される。

また、国際公開第２０１２／１２４０７３号パンフレット（特許文献２）には、素子温度が所定値を超えている場合に、モータの出力制限（負荷率制限）を行なうことが開示されている。

また、特開２０１３−１９３５５７号公報（特許文献３）には、モータロック状態（モータに電力を供給してもモータが回転しない状態）になると素子温度が上昇することに鑑み、エンジン停止中に素子温度が所定値を超えており、かつモータロック状態が検出された場合に、エンジンを始動することで速やかにモータロック状態を解消することが開示されている。

また、特開２０１４−２１３７５７号公報（特許文献４）には、モータによってエンジンをクランキングする際に素子温度が上昇することに鑑み、エンジンの運転中に素子温度が所定値を超えている場合にエンジンの停止および再始動（クランキング）を禁止することが開示されている。

特開２０１１−２０７３００号公報 国際公開第２０１２／１２４０７３号パンフレット 特開２０１３−１９３５５７号公報 特開２０１４−２１３７５７号公報

上述のように、従来より、スイッチング素子の温度が所定値を超えている場合に、スイッチング素子の負荷を軽減するため制御を実行することが提案されている。

しかしながら、スイッチング素子の温度の大きさが所定値を超えていなくても、スイッチング素子の温度変化によってスイッチング素子が劣化することが懸念される。すなわち、スイッチング素子の温度変化量が大きい場合には、スイッチング素子に大きな熱応力（熱ストレス）が掛かり、この熱応力によってスイッチング素子が劣化してしまうおそれがある。

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、ユーザの要求を極力満たしつつ、スイッチング素子の温度変化（熱応力）による劣化を抑制することである。

この発明に係るハイブリッド車両は、エンジンと、第１回転電機と、駆動輪に接続された第２回転電機と、エンジン、第１回転電機および第２回転電機を機械的に連結する遊星歯車機構と、バッテリと、バッテリと第１回転電機と第２回転電機との間で電圧および電力を変換するためのスイッチング動作を行なう素子を含む変換ユニットと、制御装置とを備える。

制御装置は、素子の温度上昇量が第１閾値を超えている場合に第１制御を実行し、素子の温度上昇量が第１閾値よりも大きい第２閾値を超えている場合に第２制御を実行し、素子の温度上昇量が第２閾値よりも大きい第３閾値を超えている場合に第３制御を実行し、素子の温度上昇量が第３閾値よりも大きい第４閾値を超えている場合に第４制御を実行する。

第１制御は、アクセル操作量が最大である場合に、エンジンを停止して第２回転電機の出力を用いて走行するモータ走行を禁止してエンジンおよび第２回転電機の双方の出力を用いて走行するハイブリッド走行を選択する制御である。

第２制御は、アクセル操作量が最大である場合に、モータ走行を禁止してハイブリッド走行を選択するとともに、素子の温度上昇量が予め定められた許容変化量を超えないように第２回転電機の出力を制限する制御である。

第３制御は、第２回転電機に電力を供給しても第２回転電機が回転しないモータロック状態になる可能性がある場合に、第１回転電機の出力トルクでエンジンをクランキングしてエンジンを始動する制御である。

第４制御は、第１回転電機の出力トルクでエンジンをクランキングしてエンジンを始動する制御である。

上記構成によれば、素子の温度上昇量をパラメータとして第１〜第４制御の少なくともいずれかを実行することによって、素子の温度上昇量が許容上昇量を超える前に素子の負荷を軽減することができる。そのため、素子の温度上昇量が許容上昇量を超えることを抑制することができる。さらに、第１〜第４制御の実行によってエンジンが始動されたり第２回転電機の出力が制限されたりするとユーザの要求する燃料消費率やトルクが満たされなくなる可能性があることに鑑み、上記構成においては、素子の温度上昇量に応じて段階的に第１〜第４制御を実行する。これにより、ユーザの要求を極力満たしつつ、スイッチング素子の温度変化（熱応力）による劣化を抑制することができる。

車両の全体構成図である。 素子温度Ｔの変化態様の一例を示す図である。 瞬間上昇量ΔＴＬ１〜ΔＴＬ４および許容上昇量ΔＴｃの対応関係を模式的に示す図である。 ＥＣＵが第１〜第４制御を実行するタイミングを説明するための図である。 ＥＣＵが第１〜第４制御を実行する際の処理手順を示すフローチャートである。 素子温度Ｔの変化と基準温度Ｔｂａｓｅとの関係の一例を模式的に示す図である。

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返さない。

＜車両の全体構成＞
図１は、本実施の形態による車両１の全体構成図である。車両１は、バッテリ１０と、ＳＭＲ（System Main Rely）２０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）３０と、第１回転電機（以下「第１ＭＧ」（ＭＧ：Motor Generator）ともいう）４１と、第２回転電機（以下「第２ＭＧ」ともいう）４２と、エンジン５０と、動力分割機構６０と、駆動軸７０と、駆動輪８０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを備える。

車両１は、エンジン５０と第２ＭＧ４２との少なくとも一方の動力を用いて走行するハイブリッド車両である。車両１は、エンジン５０を停止して第２ＭＧ４２の出力を用いて走行するモータ走行（以下「ＥＶ走行」という）と、エンジン５０および第２ＭＧ４２の双方の出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）との間で走行態様を切り替えることができる。

バッテリ１０は、第１ＭＧ４１および第２ＭＧ４２を駆動するための電力を蓄える二次電池である。バッテリ１０は、複数の電池セルが直列に接続されて構成される。

エンジン５０は、燃料の燃焼エネルギによって運動エネルギを出力する。エンジン５０の出力は、動力分割機構６０によって第１ＭＧ４１と駆動軸７０とに分割されて伝達される。第２ＭＧ４２は駆動軸７０に接続される。駆動軸７０は、エンジン５０および／または第２ＭＧ４２の出力によって回転される。

第１ＭＧ４１および第２ＭＧ４２は、三相交流永久磁石型同期モータである。第１ＭＧ４１および第２ＭＧ４２は、発電機としても電動機としても機能し得る。第１ＭＧ４１は主に発電機として動作し、第２ＭＧ４２は主に電動機として動作する。

第１ＭＧ４１は、エンジン始動要求時において、電動機あるいは発電機として動作して、エンジン５０をクランキングする。第１ＭＧ４１は、エンジン５０の始動後において、動力分割機構６０を介して伝達されるエンジン５０の出力を用いて発電可能である。

第２ＭＧ４２は、バッテリ１０に蓄えられた電力および第１ＭＧ４１の発電した電力の少なくとも一方によって駆動される。第２ＭＧ４２は、車両１の回生制動時には、駆動輪８０の回転力によって駆動されることによって発電する。第２ＭＧ４２により発電された回生電力は、ＰＣＵ３０を介してバッテリ１０に充電される。

ＳＭＲ２０は、バッテリ１０とＰＣＵ３０との間に設けられる。ＳＭＲ２０は、バッテリ１０の正極とＰＣＵ３０とを結ぶ正極線上に設けられる正極側リレーと、バッテリ１０の負極とＰＣＵ３０とを結ぶ負極線上に設けられる負極側リレーとを含む。ＳＭＲ２０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に応じて開閉される。

ＰＣＵ３０は、バッテリ１０と第１ＭＧ４１と第２ＭＧ４２との間に設けられる。ＰＣＵ３０は、第１インバータ３１と、第２インバータ３２と、昇圧コンバータ３３とを含む。

昇圧コンバータ３３は、バッテリ１０から入力される電圧を昇圧し、昇圧された電圧を第１インバータ３１および第２インバータ３２に供給する。また、昇圧コンバータ３３は、第１インバータ３１および第２インバータ３２の一方または両方から入力される電圧を降圧してバッテリ１０に供給する。昇圧コンバータ３３の電圧変換動作は、昇圧コンバータ３３に含まれる複数のスイッチング素子（図示せず）がＥＣＵ１００からの制御信号に応じたスイッチング動作を行なうことによって実現される。

第１インバータ３１は、いわゆる三相インバータであり、昇圧コンバータ３３から供給される直流電力を三相交流電力に変換して第１ＭＧ４１に供給する。また、第１インバータ３１は、第１ＭＧ４１から供給される三相交流電力を直流電力に変換して昇圧コンバータ３３に供給する。第１インバータ３１の電力変換動作は、第１インバータ３１に含まれる複数のスイッチング素子（図示せず）がＥＣＵ１００からの制御信号に応じたスイッチング動作を行なうことによって実現される。

第２インバータ３２は、いわゆる三相インバータであり、昇圧コンバータ３３から供給される直流電力を三相交流電力に変換して第２ＭＧ４２に供給する。また、第２インバータ３２は、第２ＭＧ４２から供給される三相交流電力を直流電力に変換して昇圧コンバータ３３に供給する。第２インバータ３２の電力変換動作は、第２インバータ３２に含まれる複数のスイッチング素子（図示せず）がＥＣＵ１００からの制御信号に応じたスイッチング動作を行なうことによって実現される。

ＰＣＵ３０には、温度センサ３４が設けられる。温度センサ３４は、ＰＣＵ３０内のスイッチング素子の温度Ｔを検出し、検出結果をＥＣＵ１００に出力する。なお、以下では、ＰＣＵ３０内のスイッチング素子を単に「ＰＣＵ素子」ともいい、ＰＣＵ素子の温度Ｔを単に「素子温度Ｔ」ともいう。

図１には１つの温度センサ３４を設けてその出力を素子温度Ｔと扱う例が示されているが、複数のスイッチング素子の配置に合せて複数の温度センサを設けてこれらの出力の最大値を素子温度Ｔと扱うようにしてもよい。すなわち、ＰＣＵ３０はある程度の大きさがあり、かつ第１インバータ３１、第２インバータ３２および昇圧コンバータ３３の各々が複数のスイッチング素子を含む。そのため、１つの温度センサ３４で測定できる点は代表点であり、必ずしもＰＣＵ３０のもっとも高い温度となっている点と一致するとは限らない。このため、複数の温度センサを適宜配置し、これらの出力の最大値を素子温度Ｔと扱うようにしてもよい。

車両１は、ＰＣＵ素子を冷却するための構成として、ラジエータ９０と、ウォータポンプ９１と、ラジエータファン９２と、通水路９３とを含む。ＰＣＵ３０の内部とラジエータ９０とウォータポンプ９１とは、通水路９３によって直列に環状に接続されている。

ウォータポンプ９１は、ＰＣＵ３０とラジエータ９０との間で冷却水を循環させるためのポンプである。ウォータポンプ９１は、ＥＣＵ１００からの制御信号によって作動されると、図１に示す矢印αの方向に冷却水を循環させる。ウォータポンプ９１の流量（回転速度）は、ＥＣＵ１００からの制御信号によって制御される。

ラジエータ９０は、ＰＣＵ素子を冷却した後の冷却水を通水路９３から受け、通水路９３から受けた冷却水と空気との熱交換によって冷却水を冷却する。

ラジエータファン９２は、モータ９２Ａによって回転されることによって、ラジエータ９０に送風する。これにより、ラジエータ９０における熱交換が促進され、冷却水が効率よく冷却される。ラジエータファン９２の風量（モータ９２Ａの回転速度）は、ＥＣＵ１００からの制御信号によって制御される。

さらに、車両１は、アクセル開度センサ９５と、勾配センサ９６と、パーキングブレーキ（ＰＫＢ）センサ９７とを備える。

アクセル開度センサ９５は、ユーザによるアクセルペダル操作量を検出する。勾配センサ９６は、車両１が走行する路面の勾配を検出する。パーキングブレーキセンサ９７は、図示しないパーキングブレーキ機構が作動しているか否かを検出する。これらのセンサは、検出結果をＥＣＵ１００に出力する。

ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵し、各センサの検出結果やメモリに記憶された情報などに基づいて車両１の各機器を制御する。

＜ＰＣＵ素子の温度上昇量抑制＞
以上のような構成を有する車両１において、素子温度Ｔが変化すると、素子温度Ｔの変化量に応じた大きさの熱応力（熱ストレス）がＰＣＵ素子の内部に生じる。素子温度Ｔの変化量が大きい場合には、ＰＣＵ素子に大きな熱応力が掛かり、この熱応力によってＰＣＵ素子が劣化してしまうおそれがある。

図２は、素子温度Ｔの変化態様の一例を示す図である。図２に示す例では、時刻ｔ１よりも前にはＰＣＵ素子のスイッチング動作が行なわれておらず、素子温度Ｔは一定に維持されている。時刻ｔ１にてＰＣＵ素子のスイッチング動作が開始され、素子温度Ｔが上昇し始めている。

以下では、素子温度Ｔが非上昇状態（降下状態あるいは一定状態）から上昇状態に転じる時（素子温度Ｔが極小となる時）の素子温度Ｔ、または、車両システムが停止状態（ＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態）から作動状態（ＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態）に切り替えられる時（以下「ＲＥＡＤＹ−ＯＮ時」ともいう）の素子温度Ｔを「基準温度Ｔｂａｓｅ」と定義し、基準温度Ｔｂａｓｅからの素子温度Ｔの上昇量を「素子温度上昇量ΔＴ」と定義し、ＰＣＵ素子の熱応力による劣化が生じない素子温度上昇量ΔＴの許容値（最大値）を「許容上昇量ΔＴｃ」と定義し、大電流通電に伴なう素子温度Ｔの瞬間的な上昇量を「瞬間上昇量ΔＴＬ」と定義する。

上記のように定義した場合、図２に示す例では、素子温度Ｔが一定状態から上昇状態に転じる時刻ｔ１の素子温度Ｔが「基準温度Ｔｂａｓｅ」となり、基準温度Ｔｂａｓｅからの素子温度Ｔの上昇量が「素子温度上昇量ΔＴ」となる。ＰＣＵ素子の熱応力による劣化を抑制するためには、この素子温度上昇量ΔＴが許容上昇量ΔＴｃを超えないようにする必要がある。

ところが、素子温度上昇量ΔＴが許容上昇量ΔＴｃに近づいた時刻ｔ２において、大電流がＰＣＵ素子に流れると、素子温度Ｔが時刻ｔ２の温度から瞬間上昇量ΔＴＬの分だけ瞬間的に上昇するため、素子温度上昇量ΔＴが許容上昇量ΔＴｃを超えてしまうことが想定される。

車両１において、大きな瞬間上昇量ΔＴＬが生じる代表的な状態としては、ＥＶ＿ＷＯＴ、ＨＶ＿ＷＯＴ、ＭＧ２ロック、クランキングの４つが想定される。

ＥＶ＿ＷＯＴは、ＥＶ走行中にアクセル操作量が最大（ＷＯＴ：Wide Open Throttle）となる状態である。アクセル操作量が最大となるとユーザ要求トルクも最大レベルに引き上げられるが、ＥＶ走行中はエンジン５０が停止しているため、最大レベルのユーザ要求トルクをすべて第２ＭＧ４２から出力するように制御される。そのため、ＥＶ＿ＷＯＴ時にはＰＣＵ３０に大電流が流れることになり、大きな瞬間上昇量ΔＴＬが生じる。

ＨＶ＿ＷＯＴは、ＨＶ走行中にアクセル操作量が最大（ＷＯＴ）となる状態である。アクセル操作量が最大となるとユーザ要求トルクも最大レベルに引き上げられるが、ＨＶ走行中はエンジン５０が作動しているため、最大レベルのユーザ要求トルクのうちの一部をエンジン５０が出力し、残りを第２ＭＧ４２が出力するように制御される。そのため、ＨＶ＿ＷＯＴ時にＰＣＵ３０内に流れる電流は、ＥＶ＿ＷＯＴ時に比べれば軽減されるが、それでもかなり大きい値となるため、大きな瞬間上昇量ΔＴＬが生じる。

ＭＧ２ロックは、ＰＣＵ３０から第２ＭＧ４２に電流を供給しても第２ＭＧ４２が回転せずに固定（ロック）された状態である。ＭＧ２ロック状態になると、ＰＣＵ３０内の特定の箇所（第２インバータ３２の三相のうちのいずれかの相）に局所的に集中して電流が流れるため、大きな瞬間上昇量ΔＴＬが生じる。なお、ＭＧ２ロック状態は、たとえば、車両１が急勾配の路面で停車している状態で第２ＭＧ４２の出力トルクのみで発進しようとする場合や、パーキングブレーキ機構が作動している状態で第２ＭＧ４２の出力トルクで発進しようとする場合などに生じる可能性がある。

クランキングは、第１ＭＧ４１の出力トルクでエンジン５０をクランキングしている状態である。クランキング状態では、エンジン５０をクランキングするためにＰＣＵ３０内に大電流が流れるため、大きな瞬間上昇量ΔＴＬが生じる。

以下では、ＥＶ＿ＷＯＴ時に生じる瞬間上昇量ΔＴＬを「瞬間上昇量ΔＴＬ１」とも記載し、ＨＶ＿ＷＯＴ時に生じる瞬間上昇量ΔＴＬを「瞬間上昇量ΔＴＬ２」とも記載し、ＭＧ２ロック時に生じる瞬間上昇量ΔＴＬを「瞬間上昇量ΔＴＬ３」とも記載し、クランキング時に生じる瞬間上昇量ΔＴＬを「瞬間上昇量ΔＴＬ４」とも記載する。

図３は、瞬間上昇量ΔＴＬ１〜ΔＴＬ４および許容上昇量ΔＴｃの対応関係を模式的に示す図である。

図３に示すように、ＥＶ＿ＷＯＴ時の瞬間上昇量ΔＴＬ１は、許容上昇量ΔＴｃよりも小さい。すなわち、許容上昇量ΔＴｃから瞬間上昇量ΔＴＬ１を減じた値を「余裕度ΔＴ１」とすると、素子温度上昇量ΔＴが「余裕度ΔＴ１」未満であれば、仮にＥＶ＿ＷＯＴ状態となって瞬間上昇量ΔＴＬ１が生じても、素子温度上昇量ΔＴは許容上昇量ΔＴｃを超えない。

同様に、瞬間上昇量ΔＴＬ２〜ΔＴＬ４の各々も、許容上昇量ΔＴｃよりも小さい。そのため、素子温度上昇量ΔＴが許容上昇量ΔＴｃから瞬間上昇量ΔＴＬ２を減じた「余裕度ΔＴ２」未満であれば、仮にＨＶ＿ＷＯＴ状態となって瞬間上昇量ΔＴＬ２が生じても、素子温度上昇量ΔＴは許容上昇量ΔＴｃを超えない。また、素子温度上昇量ΔＴが許容上昇量ΔＴｃから瞬間上昇量ΔＴＬ３を減じた「余裕度ΔＴ３」未満であれば、仮にＭＧ２ロック状態となって瞬間上昇量ΔＴＬ３が生じても、素子温度上昇量ΔＴは許容上昇量ΔＴｃを超えない。また、素子温度上昇量ΔＴが許容上昇量ΔＴｃから瞬間上昇量ΔＴＬ４を減じた「余裕度ΔＴ４」未満であれば、仮にクランキング状態となって瞬間上昇量ΔＴＬ４が生じても、素子温度上昇量ΔＴは許容上昇量ΔＴｃを超えない。

さらに、図３に示すように、瞬間上昇量ΔＴＬ１〜ΔＴＬ４の間には、ΔＴＬ１＞ΔＴＬ２＞ΔＴＬ３＞ΔＴＬ４の関係が成立する。言い換えれば、余裕度ΔＴ１〜ΔＴ４の間には、ΔＴ１＜ΔＴ２＜ΔＴ３＜ΔＴ４の関係が成立する。

本実施の形態によるＥＣＵ１００は、図３に示すような対応関係（瞬間上昇量ΔＴＬ１〜ΔＴＬ４の違い）を考慮した上で、素子温度上昇量ΔＴに応じて後述する第１〜第４制御を段階的に実行することによって、ユーザの要求（燃料消費率やトルク）を極力満たしつつ、ＰＣＵ素子の熱応力による劣化を抑制する。

図４は、ＥＣＵ１００が第１〜第４制御を実行するタイミングを説明するための図である。

素子温度上昇量ΔＴが増加し、時刻ｔ１にて素子温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ１（＝許容上昇量ΔＴｃ−瞬間上昇量ΔＴＬ１）を超えた場合、ＥＣＵ１００は「第１制御」を実行する。第１制御は、瞬間上昇量ΔＴＬ１の発生を抑制するためにＥＶ＿ＷＯＴを禁止する制御である。すなわち、第１制御は、ＷＯＴ時（アクセル操作量が最大である時）にＥＶ走行を禁止してＨＶ走行を選択する制御である。これにより、ＥＶ＿ＷＯＴ時の瞬間上昇量ΔＴＬ１の発生が抑制されるため、素子温度上昇量ΔＴが許容上昇量ΔＴｃを超えることを抑制することができる。なお、ＷＯＴ以外の時（アクセル操作量が最大でない時）は、第１制御の実行中であってもＥＶ走行が維持されるため、不必要にエンジン５０が始動されることが抑制される。

さらに、ＥＣＵ１００は、第１制御と共に、上昇傾き抑制処理を行なう。上昇傾き抑制処理は、冷却水によるＰＣＵ素子の冷却能力を増加したりＰＣＵ素子の負荷を軽減したりすることによって、素子温度Ｔの上昇傾きを抑制する処理である。上昇傾き抑制処理によって、素子温度Ｔの上昇をできるだけ遅らせることができる。

上昇傾き抑制処理の具体的な内容としては、たとえば、ウォータポンプ９１の流量を増加する処理、ラジエータファン９２の風量を増加する処理、ＰＣＵ素子のスイッチング周波数を低下する処理、昇圧コンバータ３３の昇圧電圧を低下する処理などが考えられる。また、ラジエータ９０の付近にいわゆるラエータグリルシャッターが設けられる場合には、ラエータグリルシャッターを開状態として低温の外気をラジエータ９０の付近に取り込むことで冷却能力を増加させるようにしてもよい。また、エンジン５０の動力で第１ＭＧ４１で発電させることによってバッテリ１０の蓄電量を回復させるためのＳＯＣ回復スイッチが設けられる場合には、ＳＯＣ回復スイッチをオフ状態として第１インバータ３１の負荷を低減するようにしてもよい。

素子温度上昇量ΔＴがさらに増加し、時刻ｔ２にて素子温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ２（＝許容上昇量ΔＴｃ−瞬間上昇量ΔＴＬ２）を超えた場合、ＥＣＵ１００は、上述の第１制御に加えて「第２制御」を実行する。第２制御は、瞬間上昇量ΔＴＬ２の発生を抑制するために、ＷＯＴ時に、ＥＶ走行を禁止してＨＶ走行を選択するとともに、素子温度上昇量ΔＴが許容上昇量ΔＴｃを超えないように第２ＭＧ４２の出力制限（負荷率制限）を行なう制御である。第２ＭＧ４２の出力制限によって、ＨＶ＿ＷＯＴ時の瞬間上昇量ΔＴＬ２の発生が抑制されるため、素子温度上昇量ΔＴが許容上昇量ΔＴｃを超えることを抑制することができる。なお、第２ＭＧ４２の出力制限量は、素子温度上昇量ΔＴが許容上昇量ΔＴｃを超えない範囲で最小限に抑えられる。すなわち、可能な限りバッテリ１０の電力を使用し、エンジン５０の燃料使用量が最小限に抑えられるため、燃料消費率の低下が最小限に抑えられる。

素子温度上昇量ΔＴがさらに増加し、時刻ｔ３にて素子温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ３（＝許容上昇量ΔＴｃ−瞬間上昇量ΔＴＬ３）を超えた場合、ＥＣＵ１００は、上述の第１制御および第２制御に加えて「第３制御」を実行する。第３制御は、瞬間上昇量ΔＴＬ３の発生を抑制するために、上述のＭＧ２ロック状態になる可能性がある場合に、第１ＭＧ４１の出力トルクでエンジン５０をクランキングしてエンジン５０を始動する制御である。エンジン５０を始動することにより、駆動輪８０には、第２ＭＧ４２からのトルクだけではなくエンジン５０からのトルクも伝達される。そのため、駆動輪８０が回転され易くなりＭＧ２ロック状態となることが未然に防止されるので、ＭＧ２ロック時の瞬間上昇量ΔＴＬ３の発生が抑制される。これにより、素子温度上昇量ΔＴが許容上昇量ΔＴｃを超えることが抑制される。

なお、ＥＣＵ１００は、たとえば、ＥＶ走行モード中に車両１が急勾配の路面で停車している場合や、ＥＶ走行モード中にパーキングブレーキ機構が作動している場合に、ＭＧ２ロック状態になる可能性があると判定することができる。

素子温度上昇量ΔＴがさらに増加し、時刻ｔ４にて素子温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ４（＝許容上昇量ΔＴｃ−瞬間上昇量ΔＴＬ４）を超えた場合、ＥＣＵ１００は、上述の第１〜第３制御に加えて「第４制御」を実行する。第４制御は、瞬間上昇量ΔＴＬ４の発生によって素子温度上昇量ΔＴが許容上昇量ΔＴｃを超えてしまうことを抑制するために、第１ＭＧ４１の出力トルクでエンジン５０をクランキングしてエンジン５０を始動する制御である。素子温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ４に達した場合には、仮にこれ以上素子温度Ｔが上昇してしまうと、クランキングによって瞬間上昇量ΔＴＬ４が発生することによって素子温度上昇量ΔＴが許容上昇量ΔＴｃを超えてしまう。この点に鑑み、ＥＣＵ３００は、素子温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ４に達した時点で即座にクランキングを行なってエンジン５０を始動する。これにより、クランキング時に瞬間上昇量ΔＴＬ４が発生しても、素子温度上昇量ΔＴが許容上昇量ΔＴｃを超えることが抑制される。

図５は、ＥＣＵ１００が第１〜第４制御を実行する際の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定の演算周期で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）０１にて、ＥＣＵ１００は、素子温度上昇量ΔＴを算出する。ＥＣＵ１００は、現在の素子温度Ｔから基準温度Ｔｂａｓｅを減じた値を、素子温度上昇量ΔＴとして算出する。

ここで、基準温度Ｔｂａｓｅは、上述したように、素子温度Ｔが非上昇状態から上昇状態に転じる時の素子温度Ｔ、または、ＲＥＡＤＹ−ＯＮ時の素子温度Ｔである。素子温度Ｔが非上昇状態から上昇状態に転じる時の素子温度Ｔを基準温度Ｔｂａｓｅとする場合、基準温度Ｔｂａｓｅは、素子温度Ｔが非上昇状態から上昇状態に転じる毎に随時更新されてＥＣＵ１００内のメモリに記憶される。

図６は、素子温度Ｔが非上昇状態から上昇状態に転じる時の素子温度Ｔを基準温度Ｔｂａｓｅとする場合における、素子温度Ｔの変化と基準温度Ｔｂａｓｅとの関係の一例を模式的に示す図である。時刻ｔａにて車両システムが停止状態（ＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態）から作動状態（ＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態）に切り替えられると、基準温度ＴｂａｓｅはＲＥＡＤＹ−ＯＮ時の温度Ｔａに設定される。すなわち、ＲＥＡＤＹ−ＯＮ時の温度Ｔａが基準温度Ｔｂａｓｅの初期値に設定される。その後の時刻ｔｂにて素子温度Ｔが極小となると、基準温度Ｔｂａｓｅは極小時の温度Ｔｂに更新される。同様に、その後の時刻ｔｃにて素子温度Ｔが再び極小となると、基準温度Ｔｂａｓｅは極小時の温度Ｔｃに更新される。

図５に戻って、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０にて、素子温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ１（第１閾値）を超えているか否かを判定する。上述のように、余裕度ΔＴ１は、許容上昇量ΔＴｃからＥＶ＿ＷＯＴ時の瞬間上昇量ΔＴＬ１を減じた値である。

素子温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ１を超えている場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ１１にて瞬間上昇量ΔＴＬ１の発生を抑制するための第１制御（ＥＶ＿ＷＯＴ禁止）を実行するとともに、Ｓ１２にて上述の上昇傾き抑制処理を行なう。

素子温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ１未満である場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ１３にて第１制御を停止するとともに、Ｓ１４にて上昇傾き抑制処理を停止する。なお、第１制御および上昇傾き抑制処理が実行されていない場合には、その状態が維持される。

Ｓ２０にて、ＥＣＵ１００は、素子温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ２（第２閾値）を超えているか否かを判定する。上述のように、余裕度ΔＴ２は、許容上昇量ΔＴｃからＨＶ＿ＷＯＴ時の瞬間上昇量ΔＴＬ２を減じた値であって、余裕度ΔＴ１よりも大きい値である。

素子温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ２を超えている場合（Ｓ２０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ２１にて、瞬間上昇量ΔＴＬ２の発生を抑制するための第２制御（ＨＶ＿ＷＯＴ時のＭＧ２出力制限）を実行する。

素子温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ２未満である場合（Ｓ２０にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ２２にて第２制御を停止する。なお、第２制御が実行されていない場合には、その状態が維持される。

Ｓ３０にて、ＥＣＵ１００は、素子温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ３（第３閾値）を超えているか否かを判定する。上述のように、余裕度ΔＴ３は、許容上昇量ΔＴｃからＭＧ２ロック時の瞬間上昇量ΔＴＬ３を減じた値であって、余裕度ΔＴ２よりも大きい値である。

素子温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ３を超えている場合（Ｓ３０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ３１にて、瞬間上昇量ΔＴＬ３の発生を抑制するための第３制御（ＭＧ２ロック状態になる可能性がある時のエンジン始動）を実行する。

素子温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ３未満である場合（Ｓ３０にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ３２にて第３制御を停止する。なお、第３制御が実行されていない場合には、その状態が維持される。

Ｓ４０にて、ＥＣＵ１００は、素子温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ４（第４閾値）を超えているか否かを判定する。上述のように、余裕度ΔＴ４は、許容上昇量ΔＴｃから、クランキング時の瞬間上昇量ΔＴＬ４を減じた値あって、余裕度ΔＴ３よりも大きい値でである。

素子温度上昇量ΔＴが余裕度ΔＴ４を超えている場合（Ｓ４０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ４１にて、上述の第４制御（クランキング）を実行する。

以上のように、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、素子温度上昇量ΔＴをパラメータとして、瞬間上昇量ΔＴＬ１の発生を抑制するための第１制御（ＥＶ＿ＷＯＴ禁止）、瞬間上昇量ΔＴＬ２の発生を抑制するための第２制御（ＨＶ＿ＷＯＴ時のＭＧ２出力制限）、瞬間上昇量ΔＴＬ３の発生を抑制するための第３制御（ＭＧ２ロック状態になる可能性がある時のエンジン始動）、瞬間上昇量ΔＴＬ４の発生によって素子温度上昇量ΔＴが許容上昇量ΔＴｃを超えることを抑制するための第４制御（クランキング）の少なくともいずれかを実行する。これにより、素子温度上昇量ΔＴが許容上昇量ΔＴｃを超える前にＰＣＵ素子の負荷を軽減することができるため、素子温度上昇量ΔＴが許容上昇量ΔＴｃを超えることを抑制することができる。

さらに、第１〜第４制御の実行によって、エンジン５０が始動されたり第２ＭＧ４２の出力が制限されたりするとユーザの要求する燃料消費率、排気ガス性能、加速トルクなどが満たされなくなる可能性がある。この点に鑑み、ＥＣＵ１００は、瞬間上昇量ΔＴＬ１〜ΔＴＬ４の大きい方（余裕度ΔＴ１〜ΔＴ４の小さい方）から順番に、段階的に第１〜第４制御を実行する。これにより、ユーザの要求を極力満たしつつ（不必要に制限することなく）、ＰＣＵ素子の温度変化（熱応力）による劣化を抑制することができる。

＜変形例＞
上述の実施の形態は、たとえば以下のように変形することもできる。

（１） 上述の実施の形態においては余裕度ΔＴ１を許容上昇量ΔＴｃから瞬間上昇量ΔＴＬ１を減じた値としたが、素子温度Ｔの上昇傾きや演算周期などを考慮したマージン分だけ余裕度ΔＴ１をさらに小さい値にしてもよい。これにより、素子温度上昇量ΔＴが許容上昇量ΔＴｃを超えることをより精度よく抑制することができる。他の余裕度ΔＴ２〜ΔＴ４についても、同様に、素子温度Ｔの上昇傾きや演算周期などを考慮したマージン分だけ、さらに小さい値にしてもよい。

（２） 上述の実施の形態においては余裕度ΔＴ１〜ΔＴ４を固定値としたが、余裕度ΔＴ１〜ΔＴ４を学習によって更新される変動値としてもよい。

たとえば、ＥＶ＿ＷＯＴ時の瞬間上昇量ΔＴＬ１を検出して記憶しておき、瞬間上昇量ΔＴＬ１の直近のＮ回分の平均値を許容上昇量ΔＴｃから減じた値を余裕度ΔＴ１として学習するするようにしてもよい。他の余裕度ΔＴ２〜ΔＴ４についても、同様に学習するようにしてもよい。

また、各余裕度ΔＴ１〜ΔＴ４から減算するマージンを、状況に応じて変動させるようにしてもよい。

（３） 上述の実施の形態においては基準温度Ｔｂａｓｅを素子温度Ｔが非上昇状態から上昇状態に転じる時の素子温度Ｔ、または、ＲＥＡＤＹ−ＯＮ時の素子温度Ｔとする場合を例示したが、基準温度Ｔｂａｓｅはこのような値に限定されない。

たとえば、基準温度Ｔｂａｓｅを直近の所定時間内における素子温度Ｔの最低値としてもよい。また、基準温度ＴｂａｓｅをＰＣＵ３０の冷却水の温度としてもよい。

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 バッテリ、２０ ＳＭＲ、３０ ＰＣＵ、３１ 第１インバータ、３２ 第２インバータ、３３ 昇圧コンバータ、３４ 温度センサ、４１ 第１ＭＧ、４２ 第２ＭＧ、５０ エンジン、６０ 動力分割機構、７０ 駆動軸、８０ 駆動輪、９０ ラジエータ、９１ ウォータポンプ、９２ ラジエータファン、９２Ａ モータ、９３ 通水路、９５ アクセル開度センサ、９６ 勾配センサ、９７ パーキングブレーキセンサ、１００ ＥＣＵ。

Claims (1)

1. ハイブリッド車両であって、
   エンジンと、
   第１回転電機と、
   駆動輪に接続された第２回転電機と、
   前記エンジン、前記第１回転電機および前記第２回転電機を機械的に連結する遊星歯車機構と、
   バッテリと、
   前記バッテリと前記第１回転電機と前記第２回転電機との間で電圧および電力を変換するためのスイッチング動作を行なう素子を含む変換ユニットと、
   前記素子の温度上昇量が第１閾値を超えている場合に第１制御を実行し、前記素子の温度上昇量が前記第１閾値よりも大きい第２閾値を超えている場合に第２制御を実行し、前記素子の温度上昇量が前記第２閾値よりも大きい第３閾値を超えている場合に第３制御を実行し、前記素子の温度上昇量が前記第３閾値よりも大きい第４閾値を超えている場合に第４制御を実行する制御装置とを備え、
   前記第１制御は、アクセル操作量が最大である場合に、前記エンジンを停止して前記第２回転電機の出力を用いて走行するモータ走行を禁止して前記エンジンおよび前記第２回転電機の双方の出力を用いて走行するハイブリッド走行を選択する制御であり、
   前記第２制御は、前記アクセル操作量が最大である場合に、前記モータ走行を禁止して前記ハイブリッド走行を選択するとともに、前記素子の温度上昇量が予め定められた許容上昇量を超えないように前記第２回転電機の出力を制限する制御であり、
   前記第３制御は、前記第２回転電機に電力を供給しても前記第２回転電機が回転しないモータロック状態になる可能性がある場合に、前記第１回転電機の出力トルクで前記エンジンをクランキングして前記エンジンを始動する制御であり、
   前記第４制御は、前記第１回転電機の出力トルクで前記エンジンをクランキングして前記エンジンを始動する制御である、ハイブリッド車両。

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