JP3638263B2 - 車両駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリなどの蓄電器から電源供給を受けて駆動される発電電動機により走行駆動される車両や発電電動機により内燃機関の走行駆動を補助する車両駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンとモータを搭載したハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両は、車両の制動時にモータが発電機として機能する。このため、車両の運動エネルギを電気エネルギ（回生エネルギ）に変換して制動（回生制動）を行なうことができる。しかも、ハイブリッド車両は、回生制動により得られた電気エネルギが補機類駆動用のバッテリとは別に設けられた高電圧タイプの高圧バッテリ（蓄電器）に蓄えられ、加速を行なうときなどに電気エネルギが高圧バッテリから取り出されて利用される。このため、ハイブリッド車両は、従来の内燃機関だけで走行する通常の車両に比べて大幅にエネルギの有効利用を図ることができる。なお、本明細書では「ハイブリッド車両」を適宜「車両」と略称する。
【０００３】
図１１は、特開平１１−１８７５７７号公報に記載されたハイブリッド車両の、モータと高圧バッテリに係る部分の構成を示したブロック図である。この図１１において、モータ１１２と高圧バッテリ１１７はインバータ１１６を介して接続されており、例えば加速時は、高圧バッテリ１１７に蓄えられた電気エネルギがインバータ１１６を介してモータ１１２に供給され、モータ１１２が図示しないエンジンの出力補助を行なう。一方、制動時は、モータ１１２を発電機として使用し、モータ１１２が発電した電気エネルギ（回生エネルギ）を、インバータ１１６を介して高圧バッテリ１１７に蓄電する。なお、図１１の符号ＴＳは高圧バッテリ１１７の温度（実温度）を検出する温度検出器であり、符号Ａは高圧バッテリ１１７の入出力電流を検出する入出力電流検出器であり、符号Ｖは高圧バッテリ１１７の電圧を検出するバッテリ電圧検出器である。また、符号ＣＵは制御手段である。
【０００４】
ところで、ハイブリッド車両は、氷点下の環境から砂漠などの高温環境まで、様々な温度環境の下で使用されるが、高圧バッテリ１１７を始めとした蓄電器（蓄電池／バッテリ）は、最適な作動温度がある。例えば、高圧バッテリ１１７の温度が低いときに大電流値を流すと（取り出すと）、高圧バッテリ１１７の内部における化学反応の速度が遅いために高圧バッテリ１１７の電圧が低下してしまう。一方、高圧バッテリ１１７の温度が高いときに充電しようとすると、さらに高圧バッテリ１１７の温度が高くなって高圧バッテリ１１７の劣化が進んでしまう。このため、図１２に示すようなマップ（パワーセーブマップ）を用いて、インバータ１１６を制御手段ＣＵにより制御することで、高圧バッテリ１１７の充放電の制限を行なっている。
ここで、図１２の上図は、横軸に高圧バッテリ１１７の温度が、縦軸に高圧バッテリ１１７から取り出せる電力[ｋＷ]の上限値が示してある。換言すると、図１２の上図は、各温度における高圧バッテリ１１７から取り出せる電力量の上限を制限するマップである。逆に、図１２の下図は、横軸に高圧バッテリ１１７の温度が、縦軸に高圧バッテリ１１７に充電することができる電力[ｋＷ]の上限値が示してある。換言すると、図１２の下図は、各温度における高圧バッテリ１１７に充電できる電力量の上限値を制限するマップである。
つまり、検知した高圧バッテリ１１７の温度と図１２のマップ（パワーセーブマップ）により、図１１に示す制御手段ＣＵがインバータ１１６を介して高圧バッテリ１１７の充放電の制限を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記したような高圧バッテリ１１７に対する充放電の制限（入出力電流の制限）を行なうと、次のような問題点があった。
（１）高圧バッテリ１１７への電流の入出力（充放電）の頻度が高い場合、熱マスの関係から高圧バッテリ１１７の温度が下がらず、逆に温度が４５℃（上限温度）を大きく超えてしまう。
（２）高圧バッテリ１１７の温度が４５℃を超えて５０℃近くになると図１２のマップに示すとおり、高圧バッテリ１１７から取り出せる電力量が大幅に少なくなる（大きくパワーが絞られてしまう）。こうなると、ドライバはハイブリッド車両のパワー不足を実感する。
（３）高圧バッテリ１１７の温度が４５℃を超えると、回生発電した回生エネルギを高圧バッテリ１１７に充電できる量が制限されるため、高圧バッテリ１１７の充電が充分行われなくなり、結果として高圧バッテリ１１７が使い込み方向となって残量が減り、車両を走行駆動または補助駆動（アシスト）するモータ１１２の駆動出力が絞られることになる。
そこで、本発明は、高圧バッテリ（蓄電器）の温度上昇を防止ないし抑制することのできる車両駆動装置を提供することを主たる目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題に鑑み、本発明者らは鋭意研究を行い、蓄電器には適切な作動温度がありハイブリッド車両の性能を充分に引き出すには蓄電器の上限温度を超えないようにすることが重要であること、そして、蓄電器の温度と蓄電器への入出力電流値が分れば、上限温度を超えないような蓄電器の温度管理が可能であることに着目し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、前記課題を解決した本発明の車両駆動装置は、蓄電器から電源供給を受けて駆動される発電電動機により走行駆動または内燃機関の走行駆動の補助を行なう。そして、この車両駆動装置は、前記蓄電器の温度を検出する温度検出手段が検出した蓄電器温度に基づいて前記蓄電器への入出力電流の許容電流値を算出する算出手段と、前記蓄電器の入出力電流の電流値を検出する電流値検出手段が検出した前記入出力電流の電流値が前記許容電流値以上かどうかを判定する電流値判定手段と、前記電流値判定手段により前記入出力電流の電流値が前記許容電流値を超えるとき、前記発電電動機のトルク指令値を小さくする指令値補正手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この車両駆動装置は、いわゆるハイブリッド車両を構成するものである。この構成では、温度検出手段による蓄電器温度と蓄電器温度に基づいて蓄電器への入出力電流の許容電流値を設定する。そして、許容電流値以上の電流値を検出すると、発電電動機のトルク指令値を小さくする。トルク指令値が小さくなると、蓄電器の入出力電流が小さくなるので蓄電器の発熱も小さくなり、蓄電器の温度上昇が抑制・防止される。つまり、この車両動力装置によれば、蓄電器に設定された上限温度を超えない、蓄電器の温度管理が実現可能になる。なお、後記する発明の実施の形態では、許容電流値以上の入出力電流が流れたか否かは、電流の平均値（移動平均値）で判断している。
【０００９】
さらに、本発明の請求項１は、前記指令値補正手段は、前記発電電動機へのトルク指令値に出力制限量を設定する係数を乗算する係数乗算手段を備え、前記係数乗算手段は、前記入出力電流の電流値が前記許容電流値を超えるとき、前記係数を所定時間毎に所定値ずつ小さくしてトルク指令値を徐々に小さくする制限増加手段と、前記入出力電流の電流値が前記許容電流値以下のとき、前記係数を所定時間毎に所定値ずつ大きくしてトルク指令値を徐々に大きくする制限低減手段とを備えたことを特徴とする車両駆動装置とした。
【００１０】
出力指令値が急激に小さくなったり大きくなったりすると、ドライバが違和感を受けることがあり、商品性能上好ましくない。本発明の構成によれば、例えばドライバがスロットルペダルを踏み込んでいる際にトルク指令値の制限（あるいは制限の解除）が行なわれても、トルク指令値が徐々に小さく（あるいは徐々に大きく）されるので、トルク指令値が変化することに関してドライバに違和感を生じさせない。
【００１１】
また、本発明は（請求項２）、請求項１の構成において、前記蓄電器温度が設定された上限温度以上のとき、瞬時的に高トルクのトルク指令値が入力されると、前記指令値補正手段を非動作にすると共に予め設定された最低トルク指令値を出力する最低トルク指令値出力手段を備えたことを特徴とする車両駆動装置とした。
【００１２】
トルク指令値を小さく制限している状況で高トルクのトルク指令値が入力され、トルク指令値を大きくすると蓄電器の温度が上昇してしまうので好ましくない。その一方で、瞬時的に高トルクのトルク指令値が入力され短期間にトルク指令値を高くするのは、蓄電器の温度上昇に与える影響は少ない。また、瞬時的であれ、高トルクのトルク指令値が出力されるとドライバビリティの面で好ましい。また、回生制動の面からも好ましい。
この構成では、瞬時的に高トルクのトルク指令値が入力されると、指令値補正手段を非動作にすると共に、予め設定された最低トルク指令値（例えば、後述する実施の形態のように、指令値補正手段により制限されたトルク指令値よりも高い値）を出力する。
【００１３】
また、本発明（請求項３）は、請求項１又は請求項２の構成において、前記蓄電器温度が前記所定温度以上のとき、次の式（１）に基づいて前記許容電流値を算出することを特徴とする車両駆動装置とした。
【００１４】
【数３】

【００１５】
この構成では、上限温度との温度差（許容できる温度上昇幅）と、蓄電器の冷却係数、内部抵抗が分れば、許容電流値が判る。式（１）に基づいて制御すれば、確実に上限温度以下に蓄電器温度（バッテリ温度）を制限することが可能になる。但し、冷却係数、内部抵抗は予め設定された値とする。
【００１６】
また、本発明（請求項４）は、請求項１又は請求項２の構成において、前記蓄電器温度が前記所定温度以上のとき、次の式（２）に基づいて前記許容電流値を算出することを特徴とする車両駆動装置とした。
【００１７】
【数４】

【００１８】
この構成では、蓄電器の上限温度と発熱量、蓄電器の冷却能力により蓄電器の許容電流値が判る。この式（２）に基づいて制御すれば、確実に上限温度以下に蓄電器の温度を制限することが可能になる。但し、内部抵抗、熱通過係数、熱容量は予め設定された値、蓄電器温度（バッテリ温度）、吸気温度は検出値とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、ハイブリッド車両の主要な機器のレイアウト例を示した透視平面図である。
【００２０】
〔ハイブリッド車両〕
この図１に示すように、ハイブリッド車両は、車両の前方にエンジン１１、モータ１２、変速機１３、デフ装置１４を備え、車両の後方にインバータ１６、高圧バッテリ（蓄電器）１７を備えている。符号Ｃは、モータ１２とインバータ１６を接続する高電圧ケーブルである。
【００２１】
エンジン１１とモータ１２は図示しない回転軸で直結されている。モータ１２は、エンジン１１を始動する役割、車両の運転状態に応じてエンジン１１の出力補助を行なう役割、車両制動時の回生動作による回生エネルギで発電する役割、車両の運転状態に応じてエンジン１１の出力で発電する役割を有する。つまり、モータ１２は発電機の役割も有する発電電動機である。変速機１３は、エンジン１１及びモータ１２の図示しない回転軸の回転速度を変化して後段のデフ装置１４に伝達する役割を有する。デフ装置１４は、左右の駆動輪Ｗ，Ｗの回転速度差を調整する役割を有する。駆動輪Ｗ，Ｗは、転舵、並びにエンジン１１やモータ１２が発生した駆動力を路面に伝達する役割を有する。なお、変速機１３及びデフ装置１４は、制動時には、駆動輪Ｗ，Ｗ側からの駆動力をモータ１２に伝達する役割を有する。
【００２２】
インバータ１６は後記するマイコン（マイクロコンピュータ）からなる制御手段ＣＵ（図２参照）に制御されて車両（特に電気自動車としての部分）のパワーセーブ（高圧バッテリ１７の充放電の制限）を行なう。高圧バッテリ１７は、ニッケル水素電池を多数本まとめて接続した組電池になっている。ちなみに、モータ１２を高圧バッテリ１７に蓄えられた電力で駆動するときは、制御手段ＣＵに制御されるインバータ１６を介して高圧バッテリ１７からモータ１２に電力が供給されるようになっている（放電）。一方、モータ１２が発電するときは、発電された電気エネルギ（電力）は制御手段ＣＵに制御されるインバータ１６を介して高圧バッテリ１７に蓄えられるようになっている（充電）。
【００２３】
〔車両駆動装置〕
次に、図２を参照して車両駆動装置を説明する。図２は、車両駆動装置のブロック構成図である。
図２に示すように、本実施形態の車両駆動装置１０は、エンジン１１、モータ１２、変速機１３、デフ装置１４、インバータ１６、高圧バッテリ１７、ＤＣ−ＤＣコンバータ１８、低圧バッテリ１９、制御手段ＣＵ、高圧バッテリ１７の電圧（バッテリ電圧）を検出するバッテリ電圧検出器Ｖ１、インバータ１６の端子間電圧を検出するインバータ電圧検出器Ｖ２、高圧バッテリ１７の入出力電流値を検出する入出力電流センサＡ、高圧バッテリ１７の温度（バッテリ温度、蓄電器温度）を検出するバッテリ温度センサＴを含んで構成されている。
【００２４】
このうちインバータ１６は、モータ１２の駆動及び回生動作を、出力指令値ＣＰ（請求項の「トルク指令値」）を受けて行なう。インバータ１６は、例えばパルス幅変調（Pulse Width Modulation）によるＰＷＭインバータであり、複数のスイッチング素子をブリッジ接続した図示しないブリッジ回路を備える。
【００２５】
低圧バッテリ１９は、図示しない電動パワーステアリング装置やエアコン用コンプレッサなどの補機類ＡＣを駆動するバッテリであり、インバータ１６及び高圧バッテリ１７に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１８を介して接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ１８は、高圧バッテリ１７のバッテリ電圧ＶＢ、あるいはモータ１２を回生作動又は昇圧駆動した際のインバータ１６のインバータ電圧ＶＰを降圧して低圧バッテリ１９を充電する。
【００２６】
〔制御マイコン（制御手段）〕
次に、図３から図５を参照して制御手段ＣＵを説明する。図３は、制御手段の構成を示すブロック図である。図４は、充放電の制限を行なうパワーセーブマップである。図５は、高圧バッテリの上限温度Ｔｍａｘと実際のバッテリ温度ＴＢの差ΔＴから許容電流値Ｉｓを設定するマップである。
【００２７】
図３に示すように、制御手段ＣＵは、出力制限手段６１、温度判定手段６２、許容電流値設定手段（許容電流値算出手段）６３、移動平均電流値算出手段６４、電流値判定手段６５、パワーセーブ係数設定手段６６、出力指令値補正手段６７を含んで構成される。なお、この制御手段ＣＵで取り扱われるのは、全てデジタル化された信号である。また、制御手段ＣＵは、例えば数十ミリ秒のインターバルを持って処理を繰り返すようになっている。
【００２８】
出力制限手段６１はマップ検索機能などを有し、バッテリ電圧ＶＢやスロットル開度（θth）に基づいて図示しない他の制御手段で生成された出力指令値ＣＰを入力すると共に、バッテリ温度センサＴが検知したバッテリ温度ＴＢを入力する。バッテリ温度ＴＢからは、図４のパワーセーブマップを検索して対応する出力制限値の上限値Ｐｓ１と下限値Ｐｓ２を求める。
出力指令値ＣＰが上限値Ｐｓ１よりも大きい場合は、入力した出力指令値ＣＰを、パワーセーブマップを検索して求めた上限値Ｐｓ１に置き換えて後段の出力指令値補正手段６７に出力する。一方、出力指令値ＣＰが下限値Ｐｓ２よりも小さい場合は、入力した出力指令値ＣＰを、下限値Ｐｓ２に置き換えて後段の出力指令値補正手段６７に出力する。ちなみに、出力指令値ＣＰの極性がプラスである場合は、高圧バッテリ１７は放電し、蓄えてある電力を、インバータ１６を介してモータ１２に供給する。逆に、出力指令値ＣＰの極性がマイナスである場合は、高圧バッテリ１７にインバータ１６を介してモータ１２が発電した電力が充電される。なお、出力指令値ＣＰは請求項のトルク指令値に該当する
【００２９】
温度判定手段６２は比較機能などを有し、バッテリ温度ＴＢが所定温度Ｔｓ１（例えば４０℃）を超えるか否かを判定する。バッテリ温度ＴＢが所定温度Ｔｓ１を超える場合は、許容電流値算出手段６４に対してバッテリ温度ＴＢを出力し、許容電流値の設定を指示する。なお、所定温度Ｔｓ１は、バッテリ温度ＴＢが後述するバッテリの上限温度Ｔｓ２、例えば４５℃を超えないようにするための、温度上昇防止制御（入出力電流値の制限）を開始する始点の温度である。この所定温度Ｔｓ１は、高圧バッテリ１７の冷却能力と発熱量などとの関係から上限温度Ｔｓ２より所定値小さい値が設定される。
【００３０】
許容電流値設定手段６３はマップ検索機能などを有し、記憶している高圧バッテリ１７の上限温度Ｔｓ２（例えば４５℃）と入力したバッテリ温度ＴＢとの温度差ΔＴ（＝上限温度Ｔｓ２−バッテリ温度ＴＢ）に基づいて図５のマップを検索し、高圧バッテリ１７に入出力できる許容電流値Ｉｓを設定する。許容電流値Ｉｓは、バッテリ温度ＴＢが上限温度Ｔｓ２を超えないようにするために設定される電流値であり、高圧バッテリ１７の熱容量、冷却定数などによって変化する。設定した許容電流値Ｉｓは後段の電流値判定手段６５に出力される。
ちなみに、図５のマップは、実験や理論計算などにより設定され、温度差ΔＴが小さくなれば許容電流値Ｉｓも小さくなるようにしてある。なお、許容電流値Ｉｓが小さくなれば、当然、高圧バッテリ１７への入出力電流値ＡＢも小さく制限される。このようにしてあるのは、高圧バッテリ１７への入出力電流値ＡＢを小さくすると、高圧バッテリ１７自体の発熱量を抑制することができるからである（高圧バッテリ１７の温度上昇防止）。
なお、この許容電流値設定手段６３は、請求項の「蓄電器への入出力電流の許容電流値を算出する算出手段」に該当する。
【００３１】
移動平均電流値算出手段６４は、入力した入出力電流値ＡＢの絶対値を過去ｎ回分記憶し、これの平均電流値Ｉａｖ（過去ｎ回分の移動平均電流値）を求める。移動平均電流値Ｉａｖを求めるのは、異常値などの影響を排して、制御を安定なものにするためである。なお、移動平均を入出力電流値ＡＢの絶対値で算出するのは、電流値の極性を問わず、高圧バッテリ１７に対して電流の入出力があると高圧バッテリ１７が発熱するからである。もちろん、絶対値ではなく、プラスマイナスの極性を有する入出力電流値ＡＢで移動平均を求めてもよい。移動平均電流値Ｉａｖは後段の電流値判定手段６５に出力される。
【００３２】
電流値判定手段６５は比較機能などを有し、それぞれ入力した許容電流値Ｉｓ及び移動平均電流値Ｉａｖを比較する。そして、移動平均電流値Ｉａｖが許容電流値Ｉｓを超える場合は（Ｉａｖ＞Ｉｓ）、判定フラグＦをＨにする。一方、移動平均電流値Ｉａｖが許容電流値Ｉｓ以下の場合は（Ｉａｖ≦Ｉｓ）、判定フラグＦをＬにする。電流値判定手段６５は、判定フラグＦを後段のパワーセーブ係数設定手段６６に送信する。
【００３３】
パワーセーブ係数設定手段６６は加減算機能などを有し、判定フラグＦがＨの場合、つまり移動平均電流値Ｉａｖが許容電流値Ｉｓを超える場合（Ｉａｖ＞Ｉｓ）は、バッテリ温度ＴＢの上昇を阻止するため、高圧バッテリ１７への入出力電流値ＡＢ（∝出力指令値ＣＰ）を小さくすべく、パワーセーブ係数ｋを小さくしてゆく。このパワーセーブ係数ｋは、請求項の「出力制限量を設定する係数」に該当する。
なお、パワーセーブされない場合のパワーセーブ係数ｋは１（又は１００％）であり、該係数ｋが小さくなるとパワーセーブが大きく行なわれる。ちなみに、パワーセーブ係数ｋは、所定時間毎に徐々に減少するように制御されるようになっており、例えば０．０３／１５秒（３ポイント／１５秒）の速度で小さくされる（デクリメント）。即ち、前回１（１００％）であったパワーセーブ係数ｋが０．９７（９７％）になるのは１５秒後である。このようにパワーセーブ係数ｋを所定の速度で小さくするのは、ドライバに不要な違和感を生じさせないためである。
【００３４】
一方、判定フラグＦがＬの場合、つまり移動平均電流値Ｉａｖが許容電流値Ｉｓよりも小さくなる場合（Ｉａｖ≦Ｉｓ）は、パワーセーブ係数設定手段６６は、パワーセーブ係数ｋによる制限を解除すべく、パワーセーブ係数ｋを大きくする（１［＝１００％］に戻す）。但し、パワーセーブ係数ｋを一気に１に戻すとドライバが違和感を受けることもあるので、パワーセーブ係数ｋを大きくする場合（元に戻す場合）も、所定時間毎に徐々に（例えば０．０３／２５秒）大きくされる（インクリメント）。ちなみに、パワーセーブ係数ｋが１以下のときにバッテリ温度ＴＢが所定温度Ｔｓ１以下になった場合は、電流値判定手段６５から送信される判定フラグＦはＬである。しかし、この場合でも、ドライバに違和感を与えないため、パワーセーブ係数ｋは徐々に１に戻される。
なお、パワーセーブ係数設定手段６６は、出力指令値補正手段６７と共に請求項の「指令値補正手段」を構成する。また、パワーセーブ係数設定手段６６は、請求項の「制限増加手段」及び「制限低減手段」を構成する。
【００３５】
出力指令値補正手段６７は比較機能及び乗算機能などを有し、出力指令値ＣＰの極性がプラスの場合、つまりアシストの場合は、出力指令値ＣＰにパワーセーブ係数ｋをそのまま乗算して補正後の出力指令値ＣＰとしてインバータ１６に出力する。一方、出力指令値の極性ＣＰの極性がマイナスの場合、つまり回生の場合は、入力した出力指令値ＣＰを１０％増加した値にパワーセーブ係数ｋを乗算して補正後の出力指令値ＣＰとしてインバータ１６に出力する（出力指令値ＣＰ＝出力指令値ＣＰ×１．１０×パワーセーブ係数ｋ）。
なお、出力指令値補正手段６７は、請求項の「係数乗算手段」の機能を実現するものである。
【００３６】
このように、回生の場合に出力指令値ＣＰを大きくするのは次の理由による。即ち、アシスト（放電）時と回生（充電）時とで、高圧バッテリ１７のバッテリ電圧ＶＢが変動する。具体的には、回生時はアシスト時に比べて高圧バッテリ１７のバッテリ電圧ＶＢが上昇する（Ｉ−Ｖ特性）。このため、出力指令値ＣＰが同じ値でも、回生時は入出力電流値ＡＢがアシスト時より少なめになる。従って、回生時の入出力電流値ＡＢを大きくするためには（つまり回生を効果的に行なうためには）、回生時の出力指令値ＣＰを大きくする必要があるという理由による。
【００３７】
補足すると、例えば高圧バッテリ１７のバッテリ電圧ＶＢが１４０Ｖの場合、出力指令値ＣＰ＝２ｋｗでモータ１２を駆動してエンジン１１をアシストしようとすると、電力の持ち出しでバッテリ電圧ＶＢが１４０Ｖから１３０Ｖに落ち込む。すると、実際の入出力電流値ＡＢは約１５Ａになる（電流がよく流れる）。一方、同じ条件（ＶＢ＝１４０Ｖ、ＣＰ＝２ｋｗ）で回生しようとすると、バッテリ１７への回生電流の流れ込みによってバッテリ電圧ＶＢが１４０Ｖから１５０Ｖに上昇する。すると、実際に流れる入出力電流値ＡＢ（ＣＰ＝２ｋｗを満たす電流値）は、約１３Ａと少なくなる。
従って、入出力電流値ＡＢが小さくなる回生時は、パワーセーブ係数ｋの値にかかわらず、常に出力指令値ＣＰを１０％増しにして、回生時もアシスト時と同様の入出力電流値ＡＢが流れるようにする。
【００３８】
これにより、出力指令値ＣＰの極性がプラスの場合（アシスト時）は、高圧バッテリ１７から取り出される入出力電流値（放電される電流値）ＡＢが制限されるので、高圧バッテリ１７の温度上昇が防止される。一方、出力指令値ＣＰの極性がマイナスの場合（回生時）も、高圧バッテリ１７に蓄えられる入出力流値（充電される電流値）ＡＢが制限されるので、高圧バッテリ１７の温度上昇が防止される。しかも、バッテリ電圧ＶＢの上昇により入出力電流値ＡＢが小さくなる回生時も、出力指令値ＣＰが１０％大きくされるので、アシスト時と略同様の入出力電流値ＡＢで高圧バッテリ１７を充電することができる。つまり、回生エネルギの回収量を大きくすることができる。ちなみに、制御手段ＣＵは、モータ１２の出力制限手段でもあり、高圧バッテリ１７の充電制限手段でもある。
【００３９】
〔制御フローチャート〕
次に、車両制御装置１０における上述した制御手段ＣＵの制御を、図６の制御フローチャートを参照して説明する。なお、この制御フローチャートは、例えば数十ミリ秒のインターバルをもって繰り返して実行される。
【００４０】
まず、ステップＳ１１で、温度判定手段６２は、バッテリ温度センサＴが検出したバッテリ温度ＴＢを入力する。ステップＳ１２で、「バッテリ温度ＴＢ＞所定温度Ｔｓ１（例えば４０℃）」か否かを、温度判定手段６２が判定する。所定温度Ｔｓ１以下の場合（N）は、処理を終了する。つまり、出力指令値ＣＰのパワーセーブ係数ｋによる補正を行なわない。
一方、所定温度Ｔｓ１を超える場合（Y）は、ステップＳ１３で、許容電流値設定手段６３が図５のマップにより、バッテリ温度ＴＢに基づいて許容電流値Ｉｓを設定する。ステップＳ１４では、移動平均電流値算出手段６４が、入出力電流センサＡが検出した入出力電流ＡＢの移動平均（移動平均電流値Ｉａｖ）を算出する。
【００４１】
ステップＳ１５で、「移動平均電流値Ｉａｖ＞許容電流値Ｉｓ」か否かを、電流値判定手段６５が判定する。移動平均電流値Ｉａｖが許容電流値Ｉｓを超える場合（Y）は、出力指令値ＣＰを小さくして高圧バッテリ１７の発熱を押さえるべく、パワーセーブ係数設定手段６６がパワーセーブ係数ｋを減少する（ステップＳ１６）。
一方、移動平均電流値Ｉａｖが許容電流値Ｉｓ以下の場合（N）は、パワーセーブ係数設定手段６６がパワーセーブ係数ｋを元の値（１あるいは１００％）に向けて大きくする（ステップＳ１７）。
そして、ステップＳ１８では、出力指令値補正手段６７が、ステップＳ１６かＳ１７で設定されたパワーセーブ係数ｋを出力指令値ＣＰに乗じて出力指令値ＣＰの補正を行なう。なお、回生の場合は、パワーセーブ係数ｋがどのような値であっても、常時１０％出力指令値ＣＰが大きくされる（ＣＰ＝ＣＰ×１．１×ｋ）。
【００４２】
このように出力指令値ＣＰにパワーセーブ係数ｋを乗じることで、高圧バッテリ１７の温度（バッテリ温度ＴＢ）が上昇した場合でも、ドライバに違和感を生じさせることなくバッテリ温度ＴＢの上昇を抑制することができる。しかも、設定した上限温度Ｔｓ２（例えば４５℃）を基準として許容電流値を設定しているので、バッテリ温度ＴＢが上限温度Ｔｓ２以上に上昇するのを効果的に防止することができる。そして、バッテリ温度ＴＢが上限温度Ｔｓ２以上に上昇するのが防止されると、図４から一目瞭然で判るように、パワーセーブマップの、出力制限が緩い領域（バッテリ温度ＴＢが上限温度Ｔｓ２よりも小さい範囲）を使用することができるので、ハイブリッド車両の性能を充分に発揮できて大変有益である。
【００４３】
〔タイムチャート１〕
次に、車両駆動装置１０の動作を、図７のタイムチャートを参照して説明する（適宜図１から図６を参照）。図７は、走行状態の違いによるパワーセーブ係数とバッテリ温度の変化の概要を示すタイムチャートである。
この図７は、車両の走行／状態が変化したとき、すなわち、路面勾配ＳＬと車速ＶＳが変化したときの高圧バッテリ１７のバッテリ温度ＴＢの推移を示すタイムチャートである。また、その下に太い線で表現されたグラフは、パワーセーブ係数ｋの推移を示すタイムチャートである。この図７では、車両は、「市街地走行」、「連続登降坂走行」、「高速クルーズ走行（一定速走行）」、「高速連続急加減速走行（急加速・急減速の連続）」、「市街地走行」の順に走行状態が変化する。
【００４４】
ちなみに、車両駆動装置１０（ハイブリッド車両）は、加速時は、エンジン１１とモータ１２の双方で駆動力を発生するようになっている（モータアシスト）。また、クルーズ走行時は、エンジン１１のみで駆動力を発生するようになっている。また、減速時（回生時）は、モータ１２が発電して高圧バッテリ１７に蓄電するようになっている。このため、このハイブリッド車両は、エンジン１１を効率の良い領域で運転することができる。また、モータ１２の回生発電により生じた回生エネルギを有効に活用することができる。
【００４５】
車両駆動装置１０の動作を、図７のタイムチャートを参照して説明する
【００４６】
図７に示す「市街地走行」では、信号待ちなどによる加減速が行なわれる。この車両は、加速時はモータ１２がエンジン１１をアシストし、減速時はモータ１２が回生発電する。このため、高圧バッテリ１７は充放電を繰り返す。従って、図７に示すように「市街地走行時」は、バッテリ温度ＴＢがやや上昇する。但し、パワーセーブ係数ｋは１００％（１）のままである。つまり、高圧バッテリ１７のバッテリ温度ＴＢが所定温度Ｔｓ１（例えば４０℃）を超えない状況か、あるいは、所定温度Ｔｓ１を超えても移動平均電流値Ｉａｖが許容電流値Ｉｓを超えない状況で、車両が走行している。
【００４７】
次に、車両は「連続登降坂走行」を行なう。「連続登降坂走行」は、連続したアップダウンの繰り返しであり、登坂走行時には高圧バッテリ１７が放電し、降坂走行時には高圧バッテリ１７が充電される。従って、登坂走行時・降坂走行時ともに入出力電流が市街地走行よりも多く流れ、バッテリ温度ＴＢが上昇する。このため、タイムチャートに示すようにパワーセーブ係数ｋを小さくしてバッテリ温度ＴＢの上昇を防止する。なお、パワーセーブ係数ｋを小さくするのは、上述したとおり図３に示す制御手段ＣＵのパワーセーブ係数設定手段６６である。ちなみに、パワーセーブ係数ｋは、例えば０．０３／１５秒の速度で小さくなって行くので、ドライバは違和感を受けない（請求項の「制限増加手段」）。また、パワーセーブ係数ｋが小さくなって行くことに伴ってバッテリ温度ＴＢの上昇もなくなる。
なお、ここでのパワーセーブ係数ｋによる出力指令値ＣＰの補正は、図４のパワーセーブマップから判るように、当該マップの出力制限の緩やかな部分、つまり出力制限値の上限値が小さくない部分での補正である。従って、ドライバ（車両）はモータ１２によるアシストを充分に受けることができる。回生についても同様であり、ドライバ（車両）は、パワーセーブ係数ｋによる出力指令値ＣＰの補正（制限）を受けつつも良好な回生制動を受けることができる。しかも、パワーセーブ係数ｋによる出力指令値ＣＰの補正によってバッテリ温度ＴＢの上昇が確実に防止されているので、高圧バッテリ１７の寿命を延ばすことができる。
【００４８】
続いて、車両は「クルーズ走行」を行なう。「クルーズ走行」では、エンジン１１のみで走行するので、高圧バッテリ１７への電流の入出力はない。従って、移動平均電流値Ｉａｖが小さくなって許容電流値Ｉｓ以下になるので（あるいはバッテリ温度ＴＢが所定温度Ｔｓ１以下に冷えるので）、パワーセーブ係数による出力指令値ＣＰの補正を行なう条件が成立しなくなる。このため、パワーセーブ係数ｋが元の状態に戻る。この際、パワーセーブ係数ｋは、例えば０．０３／２５秒の速度で大きくなっていくので、仮にドライバがスロットル操作を行なったとしても出力変化についての違和感を生じさせない（図３に示す制御手段ＣＵのパワーセーブ係数設定手段６６、請求項の「制限低減手段」参照）。
なお、「クルーズ走行」では、高圧バッテリ１７の冷却がよく行われる。このため、バッテリ温度ＴＢが低下する。
【００４９】
説明をさらに続ける。このタイムチャートでは、バッテリ温度ＴＢが充分に低下する前に「高速連続急加減速走行（スポーティ走行）」を行なう。「高速連続急加減速走行」では、前記した「連続登降坂走行」と同様に高圧バッテリ１７に充放電が繰り返される。このため、高圧バッテリ１７の温度が上昇する一方で、パワーセーブ係数ｋが低下する（つまり制御手段ＣＵにより出力指令値ＣＰが制限される）。なお、「高速連続急加減速走行」を繰り返しても、パワーセーブ係数ｋをさらに小さくすることができるので、バッテリ温度ＴＢが上限温度Ｔｓ２である例えば４５℃を超えることがない。従って、モータ１２によるアシスト及び回生制動については、図４のパワーセーブマップの制限の緩やかな部分（バッテリ温度ＴＢが上限温度Ｔｓ２よりも小さい範囲）が多く使用されるので、パワーセーブ係数ｋによる制限を受けつつも、ドライバ（車両）は、良好なアシスト及び回生制動を受けることができる。
【００５０】
最後にこの車両は「市街地走行」を行なう。「市街地走行」では、高速連続急加減速走行を行なわないので、パワーセーブ係数ｋは大きくなる（元の値に戻ってゆく）。また、バッテリ温度ＴＢ（実測値）も徐々に低下してゆく。
【００５１】
このように、本実施形態の車両駆動装置１０によれば、走行状態にかかわらず、バッテリ温度ＴＢを確実に上限温度Ｔｓ２以下に保持して走行することができる。よって、仮にパワーセーブ係数ｋによって出力指令値ＣＰが制限されても、ドライバ（車両）は、良好なアシスト及び回生制動を受けることができる。
【００５２】
〔タイムチャート２〕
続いて、車両駆動装置１０の動作を、図８のタイムチャートを参照して説明する（適宜図１から図６を参照）。図８は、パワーセーブ係数による出力指令値の補正の有無がバッテリ温度に与える影響を示したタイムチャートである。
この図は、バッテリ温度ＴＢ、パワーセーブ係数ｋ、車速が時間と共に記載してある。バッテリ温度ＴＢは、実線がパワーセーブ係数ｋによる出力指令値の補正を行なった場合を示し、破線が同補正を行なわなかった場合を示す。
【００５３】
この図８のタイムチャートでは、前記説明したハイブリッド車両が、車速０から１００ｋｍ／ｈ以上の走行を繰り返している。そして、所定温度が４０℃である。従って、バッテリ温度ＴＢが４０℃を超えた時点（かつ移動平均電流値Ｉａｖが許容電流値Ｉｓを超えた時点）で、１００％であったパワーセーブ係数ｋが所定時間（１５秒）ごとに所定値（３％）ずつ小さくなっていっている。
【００５４】
この図８のタイムチャートからわかるように、パワーセーブ係数ｋを小さくして出力指令値ＣＰを補正すると、バッテリ温度ＴＢの上昇が鈍くなり、やがて温度上昇が停止（降下）する。このため、バッテリ温度ＴＢが、上限温度Ｔｓ２である４５℃を超えることが防止される。一方、パワーセーブ係数ｋを小さくしない場合、つまり出力指令値ＣＰを補正しない場合は、破線で示すようにバッテリ温度ＴＢが上昇し続け、上限温度Ｔｓ２である４５℃を超えてしまう。
【００５５】
従って、本実施形態の車両駆動装置１０によれば、従来に比べて高圧バッテリ１７の寿命を長くすることができる。また、従来に比べてバッテリ温度ＴＢを低く押さえることができるので、その分、図４のパワーセーブマップの出力制限が少ない部分を利用することができる。これにより、ドライバ（車両）は、良好なアシスト及び回生制動を受けることができる。
【００５６】
〔スクランブルアシスト〕
上述した実施形態では、図６のフローチャートに示すように、「バッテリ温度ＴＢ＞所定温度Ｔｓ１」、かつ「移動平均電流値Ｉａｖ＞許容電流値Ｉｓ」という条件を満たす場合に、パワーセーブ係数ｋによる出力指令値ＣＰの補正を行った。
【００５７】
しかし、ドライバの瞬時的なスロットルペダルの強い踏込みによる急なアシスト（スクランブルアシスト）の要求や、瞬時的なブレーキペダルの強い踏込みによる大きな回生制動（強回生）の要求があった場合（つまり出力指令値ＣＰに大きな変化があった場合）には、出力指令値ＣＰの補正を解除することが望ましい。
【００５８】
このため、瞬時的な出力指令値ＣＰの変化に対しては、図３に示す制御手段ＣＵを図９に示すようなフローチャートにより制御することが望ましい。
なお、図９は、スクランブルアシスト及び強回生の要求を受けたときに実行する制御フローチャートである。図１０は、スクランブルアシスト・強回生の最低出力設定マップである。ちなみに、図９のフローチャートは、請求項の「最低トルク指令値出力手段」の動作を説明するフローチャートに該当する。
【００５９】
以下、図９及び図１０を参照して、スクランブルアシスト時の動作を説明する（適宜図１から図８参照）。
【００６０】
まず、図９のステップＳ２１で「バッテリ温度ＴＢ＞所定温度Ｔｓ１、かつ移動平均電流値Ｉａｖ＞許容電流値Ｉｓ」か否かを判断する。つまり、出力指令値ＣＰをパワーセーブ係数ｋにより補正を行なう条件を満たしているか否かを判断する。スクランブルアシストは、パワーセーブ係数ｋによる出力指令値ＣＰの補正の例外処理だからである。
【００６１】
ステップＳ２１の条件を満たしていない場合（N）は、スクランブルアシストする必要がまったくないので、ステップＳ２２に進み、制御手段ＣＵに入力される出力指令値ＣＰを補正することなくインバータ１６に出力する（パワーセーブ係数ｋによる出力指令値ＣＰの補正なし）。なお、ステップＳ２２の処理は、出力指令値ＣＰにパワーセーブ係数ｋ＝１〔１００％〕を乗じて、インバータ１６に出力するのと同じである。
【００６２】
一方、ステップＳ２１の条件を満たしている場合（Y）は、ステップＳ２３に進み、「出力指令値ＣＰの変化量＞閾値」か否かを判断する。つまり、スクランブルアシストを行なう条件を満たしているか否かを判断する。スクランブルアシストは出力指令値ＣＰの瞬時的な変化に対処するものだからである。
なお、出力指令値ＣＰの変化量は、出力指令値ＣＰの今回値と前回値の差から求まる。
【００６３】
ステップＳ２３の条件を満たしていない場合（N）、つまり出力指令値ＣＰの変化量が閾値以下の場合は、スクランブルアシストを行なう必要がないので、ステップＳ２４に進み、パワーセーブ係数ｋによる出力指令値ＣＰの補正を行い、補正後の出力指令値ＣＰ（＝ｋ×ＣＰあるいは＝ｋ×ＣＰ×１．１）をインバータ１６に出力する。
【００６４】
ステップＳ２３の条件を満たしている場合（Y）、つまり出力指令値ＣＰの変化量が閾値を超える場合は、図３の指令値補正手段６７を非作動にして（無視して）、図１０に示す最低出力設定マップ（太い実線の部分）により出力指令値ＣＰを設定する（Ｓ２５）。
【００６５】
よって、パワーセーブ係数ｋにより出力指令値ＣＰが補正されて小さな値になっていても、最低出力設定マップで設定された分だけ出力指令値ＣＰがインバータ１６に出力される。従って、その分、モータ１２によりエンジン１１がアシストされる。また、強回生においても、同様に、最低出力設定マップで設定された分だけモータ１２が回生発電を行なうことになり、最低限必要な回生制動をハイブリッド車両に効かせることができる。
【００６６】
〔許容電流値設定の変形例〕
次に、許容電流値設定の変形例を説明する。
上述した実施形態では、図３に示す許容電流値設定手段６３がバッテリ温度（蓄電器温度）ＴＢを入力することで高圧バッテリ１７の上限温度Ｔｓ２との温度差ΔＴを求め、この温度差ΔＴで図５のマップを検索して許容電流値Ｉｓを設定するようにしたが、次の式（１）と式（２）により算出して許容電流値Ｉｓを設定してもよい。
【００６７】
式（１）を用いて許容電流値を算出（設定）する方法を説明する。
【００６８】
【数５】

【００６９】
この式（１）は、バッテリ温度（蓄電器温度）ＴＢをバッテリ温度センサＴが検出した値を使用する。また、冷却係数は高圧バッテリ１７の熱的特性や該バッテリ１７が置かれる環境によって異なる値になる。内部抵抗は、高圧バッテリ１７の特性により決定される（冷却係数、内部抵抗は予め設定された値とする。）
【００７０】
ちなみに、この式（１）は、高圧バッテリ１７の上限温度Ｔｓ２を設定し、この上限温度Ｔｓ２と検出したバッテリ温度ＴＢ、冷却係数、内部抵抗により、どれだけの電流を流せるかを逆算したものである（逆算した値が許容電流値になる）。
この式（１）によれば、正しく許容電流値を算出（設定）することができるので、高圧バッテリ１７の温度管理を確実に実施できる。
【００７１】
次に、式（２）を用いて許容電流値を算出（設定）する方法を説明する。
【００７２】
【数６】

【００７３】
この式（２）は、高圧バッテリの上限温度Ｔｓ２を設定し、バッテリ温度（蓄電器温度）ＴＢと高圧バッテリ１７に通流される空気の温度（吸気温度）を実測し、発熱と冷却とのバランスから許容電流値を逆算したものである（内部抵抗、熱通過係数、熱容量は予め設定された値、吸気温度は検出値）。
この式（２）によれば、正しく許容電流値を算出（設定）することができる。
【００７４】
なお、本発明は前記した発明の実施の形態に限定されることなく、幅広く変形実施することができる。
例えば、この車両駆動装置は、ハイブリッド車両だけでなくモータだけで走行する電気自動車にも適用することができる。また、インバータを車両後部のバッテリ近傍に設けたが、インバータをモータの近傍に設けるようにしてもよい。また、高圧バッテリの置き場所も限定するものではない。
また、スクランブルアシストが行なわれる時間を制限するタイマを設け、バッテリ温度が不必要に上昇するのを防止するようにしてもよい。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明した穂発明のうち、請求項１に記載の発明によれば、蓄電器の温度に基づいて電流値を制御しているので、蓄電器の温度が上昇するのを防止することができる。従って、本発明の車両用駆動装置が搭載されたハイブリッド車両は、蓄電器の温度に影響されることなく、本来有する性能を充分に発揮することができる。かつ、請求項１に記載の発明によれば、ドライバに違和感を与えることなくトルク指令値を変化させることができる。また、請求項２に記載の発明によれば、トルク指令値が小さくされている状態で瞬時的に高トルクのトルク指令値が入力されても、最低トルクを出力できるので出力制限時の駆動能力及び制動能力への影響を軽減したアシストや回生制動を行なうことができる。また、請求項３及び請求項４に記載の発明によれば、許容電流値を確実に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る実施形態の車両駆動装置が搭載されるハイブリッド車両の主要な機器のレイアウト例を示した透視平面図である。
【図２】 本発明に係る実施形態の車両駆動装置のブロック構成図である。
【図３】 図２の制御手段の構成を示すブロック図である。
【図４】 高圧バッテリの充放電の制限を行なうパワーセーブマップである。
【図５】 図２の高圧バッテリの上限温度Ｔｍａｘと実際のバッテリ温度ＴＢの差ΔＴから許容電流値Ｉｓを設定するマップである。
【図６】 制御手段における制御フローチャートである。
【図７】 走行状態の違いによるパワーセーブ係数とバッテリ温度の変化の概要を示すタイムチャートである。
【図８】 パワーセーブ係数による出力指令値の補正の有無がバッテリ温度に与える影響を示したタイムチャートである。
【図９】 スクランブルアシストを実行するフローチャートである。
【図１０】 スクランブルアシストマップである。
【図１１】 従来のハイブリッド車両のモータと高圧バッテリにかかる部分の構成を示したブロック図である。
【図１２】 図１１の制御手段におけるパワーセーブマップである。
【符号の説明】
１０ … 車両駆動装置
１１ … エンジン（内燃機関）
１２ … モータ（発電電動機）
１７ … 高圧バッテリ（蓄電器）
６３ … 許容電流値設定手段（算出手段）
６５ … 電流値判定手段
６６ … パワーセーブ係数設定手段（制限増加手段、制限低減手段、係数乗算手段）
６７ … 出力指令値補正手段（指令値補正手段、係数乗算手段）
Ｔ … バッテリ温度センサ（温度検出手段）
ＴＢ … バッテリ温度（蓄電器温度）
Ｔｓ１… 所定温度
Ｔｓ２… 上限温度
Ａ … 入出力電流センサ（電流値検出手段）
Ｉｓ … 許容電流値
ＣＰ … 出力指令値（トルク指令値）
ｋ … パワーセーブ係数（出力制限量を設定する係数）

Claims (4)

1. 蓄電器から電源供給を受けて駆動される発電電動機により走行駆動または内燃機関の走行駆動を補助する車両駆動装置において、
   前記蓄電器の温度を検出する温度検出手段が検出した蓄電器温度に基づいて前記蓄電器への入出力電流の許容電流値を算出する算出手段と、
   前記蓄電器の入出力電流の電流値を検出する電流値検出手段が検出した入出力電流の電流値が前記許容電流値以上かどうかを判定する電流値判定手段と、
   前記電流値判定手段により前記入出力電流の電流値が前記許容電流値以上のとき、前記発電電動機のトルク指令値を小さくする指令値補正手段、
   を備え、
   前記指令値補正手段は、前記発電電動機へのトルク指令値に出力制限量を設定する係数を乗算する係数乗算手段を備え、
   前記係数乗算手段は、前記入出力電流の電流値が前記許容電流値を超えるとき、前記係数を所定時間毎に所定値ずつ小さくすることによりトルク指令値を徐々に小さくする制限増加手段と、前記入出力電流の電流値が前記許容電流値以下のとき、前記係数を所定時間毎に所定値ずつ大きくすることによりトルク指令値を徐々に大きくする制限低減手段、
   を備えたこと
   を特徴とする車両駆動装置。
2. 前記蓄電器温度が設定された上限温度以上のとき、瞬時的に高トルクのトルク指令値が入力されると、前記指令値補正手段を非動作にすると共に予め設定された最低トルク指令値を出力する最低トルク指令値出力手段を備えたこと、を特徴とする請求項１に記載の車両駆動装置。
3. 前記蓄電器温度が前記所定温度以上のとき、次の式（１）に基づいて前記許容電流値を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両駆動装置。
   

   
4. 前記蓄電器温度が前記所定温度以上のとき、次の式（２）に基づいて前記許容電流値を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両駆動装置。
   

   

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