JPH1118210A - ハイブリッドシステム車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動モータの出力特性や経年劣化にかかわら
ず、常時アクセル開度に応じた出力トルクを確保する。 【解決手段】 エンジン１に連結されたモータジェネレ
ータ３と、運転状態に応じて前記エンジンとモータジェ
ネレータの出力の目標値をそれぞれ設定する駆トルク配
分コントロールユニット７と、モータジェネレータ３の
温度を検出する温度センサ１５を備えて、この検出温度
とモータジェネレータ３の温度特性に応じてモータジェ
ネレータ３の出力目標値を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関と電動モ
ータを組み合わせたハイブリッドシステム車両の制御装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から排気エミッションを低減するた
め、内燃機関（以下、エンジンとする）と電動モータを
組み合わせたハイブリッド車両が知られており、例え
ば、特開平３−１２１９２８号公報が知られている。

【０００３】これは、エンジンと電動モータを並列的に
配置したパラレル式のハイブリッドシステムで、所定の
走行条件ではエンジンの駆動力に電動モータの駆動力を
加えて走行を行い、コーストまたは減速時にはモータを
発電器としてエネルギーの回生を行ってエンジンの熱効
率及び排気エミッションを改善しようとするものであ
り、電動モータを駆動する場合には、エンジンと電動モ
ータの駆動トルクの配分を可変制御して、エンジンの熱
効率及び排気エミッションが最良の状態となるように制
御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電動モータ
の出力特性は、図１０に示すように、電動モータの温度
（例えば、コイルの温度）ｔmotorが上昇すると電動モ
ータのトルクＴmが減少し、また、経年劣化によってマ
グネットが劣化した場合にもトルクＴmが減少してしま
う。

【０００５】しかしながら、上記従来例では、このよう
な電動モータの温度特性や経年劣化によるトルクの減少
を考慮していないため、図１１に示すような定常運転を
行った場合、エンジントルクＴeが所定値を維持する一
方、時間の経過に応じて電動モータの温度が上昇する
と、上記図１０の出力特性に従って電動モータのトルク
Ｔmが減少するため、駆動軸に加わる出力トルクＴallは
時間の経過とともに低下することになり、運転者はアク
セル開度（踏み込み量）を大きくするなどして、電動モ
ータの出力低下分を調整する必要があり、一定の出力を
得るのにアクセル開度が変化して運転者に違和感を与え
る場合があった。

【０００６】また、経年劣化によって電動モータのマグ
ネットが劣化した場合にも出力Ｔmが低下するため、一
定の出力を得るには経年劣化状態に応じてアクセル開度
が変化していくことになり、運転者へ違和感を与える場
合があった。

【０００７】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、電動モータの出力特性や経年劣化にかかわ
らず、常時アクセル開度に応じた出力トルクを確保し
て、運転性を向上させることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、エンジン
に連結されたモータジェネレータと、運転状態に応じて
前記エンジンとモータジェネレータの出力の目標値をそ
れぞれ設定する駆動力配分手段とを備えたハイブリッド
システム車両の制御装置において、前記モータジェネレ
ータの温度を検出する手段と、この検出温度とモータジ
ェネレータの温度特性に応じてモータジェネレータの出
力目標値を補正するモータトルク補正手段とを備える。

【０００９】また、第２の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記モータトルク補正手段は、所定の温度毎また
は温度範囲毎に前記検出温度と運転状態に応じたマップ
を備える。

【００１０】また、第３の発明は、前記第１の発明にお
いて、前記モータトルク補正手段は、モータジェネレー
タの減磁による出力低下を学習補正する経年劣化補正手
段を備える。

【００１１】また、第４の発明は、前記第３の発明にお
いて、前記経年劣化補正手段は、所定の温度毎または温
度範囲毎に前記検出温度と運転状態に応じたマップと、
エンジン及びモータジェネレータの実際の出力を検出す
る実出力検出手段と、この実出力に基づいてモータジェ
ネレータの実際の出力を演算する実モータトルク演算手
段と、モータジェネレータの実際の出力と前記目標値の
差に応じて前記マップを補正する学習補正手段とを備え
る。

【００１２】

【発明の効果】したがって、第１の発明は、モータジェ
ネレータの検出温度とモータジェネレータの温度特性に
応じてモータジェネレータの出力目標値を補正するよう
にしたため、例えば、モータジェネレータが温度上昇に
応じて出力が低下しようとすると、出力目標値が増大方
向に補正されて所定の出力を確保できるため、同一の運
転状態であればモータジェネレータの温度にかかわら
ず、同一の出力を得ることが可能となって、運転者の要
求する出力と実際に発生する出力を一致させて、前記従
来例のような違和感を与えることがなくなり、ハイブリ
ッドシステム車両の運転性を大幅に向上させることがで
きる。

【００１３】また、第２の発明は、所定の温度毎または
温度範囲毎に検出温度と運転状態に応じたマップに基づ
いて、モータジェネレータの出力目標値を補正するよう
にしたため、簡易な演算で迅速に出力目標値を容易に補
正することができる。

【００１４】また、第３の発明は、経年劣化補正手段に
よって、モータジェネレータの減磁による出力低下を学
習補正するため、モータジェネレータの温度上昇による
出力低下と、減磁等の経年劣化による出力低下を共に防
いで、常時新車時と同様の運転状態を維持することがで
き、ハイブリッドシステム車両の運転性をさらに向上さ
せることができる。

【００１５】また、第４の発明は、モータジェネレータ
の出力目標値を温度特性に応じて補正するマップを、エ
ンジン及びモータジェネレータの実際の出力に基づくモ
ータジェネレータの実際の出力と目標値の差に応じて学
習補正するため、減磁などの経年劣化と温度上昇等の運
転状態に応じたモータジェネレータの出力低下を一つの
マップで確実に防止することができ、装置の複雑化を防
いで製造コストの増大を抑制できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１７】図１に本発明の一実施形態を示し、エンジ
ン１は自動変速機２を介して駆動軸１１、差動装置１６
及び駆動輪１７へ駆動力を伝達する。

【００１８】そして、エンジン１と並列的に配置された
モータジェネレータ３はプーリ２０及びベルト２１を介
して、エンジン１のプーリ１０に連結されており、モー
タジェネレータ３が発生したトルクＴmは、エンジン１
を介して変速機２から駆動軸１１へ伝達される一方、車
両の減速時ではエンジン１を介して駆動軸１１からのエ
ネルギーを回生して後述するバッテリ９へ充電を行う。

【００１９】モータジェネレータ３は、エンジン１の始
動時または車両の発進時にはエンジン１のクランキング
を行う始動手段として動作する一方、発進または加速時
などの所定の運転条件が成立したときには、エンジン１
のトルクＴeにモータジェネレータ３のトルクＴmを付加
して、車両の加速等を円滑に行うものである。

【００２０】ここで、発進または加速時などでのエンジ
ン１とモータジェネレータ３のトルク配分は、トルク配
分コントロールユニット７によって制御される。

【００２１】トルク配分コントロールユニット７には、
車両の運転状態を検出するため、アクセルペダルの開度
（踏み込み量）ＡＣＳを検出する開度センサ１４と、駆
動軸１１の回転数等から車速ＶＳＰを検出する車速セン
サ１３からの信号が入力され、さらに、モータジェネレ
ータ３の温度ｔmotorを検出する温度センサ１５の信号
が入力され、モータジェネレータ３の運転状態を検出す
る。なお、温度センサ１５は、例えば、モータジェネレ
ータ３の図示しないコイルの温度などを測定する。

【００２２】トルク配分コントロールユニット７は、検
出した車速ＶＳＰ及びアクセル開度ＡＣＳから運転状態
を判定して、発進または加速状態であれば、図３のマッ
プに基づいて、変速機２に出力すべきトルクの目標値で
ある出力トルク指令値Ｔ*allを、アクセル開度ＡＣＳを
パラメータとして車速ＶＳＰに基づいて求めた後、検出
したモータジェネレータ３の温度ｔmotorに基づいて、
図４のマップから、モータジェネレータ３が発生すべき
トルクの目標値であるモータトルク指令値Ｔ*mを求め
る。同様に、出力トルク指令値Ｔ*allから図示しないマ
ップより、エンジン１が発生すべきトルクの目標値であ
るエンジントルク指令値Ｔ*eを求める。

【００２３】そして、エンジンコントロールユニット６
は、トルク配分コントロールユニット７からのエンジン
トルク指令値Ｔ*eに基づいてエンジン１の燃料噴射制御
や点火時期制御等を行って、エンジン１が変速機２へ付
与する実際のエンジントルクＴeをエンジントルク指令
値Ｔ*eへ一致させるよう制御する。

【００２４】また、モータジェネレータコントロールユ
ニット５は、トルク配分コントロールユニット７からの
モータトルク指令値Ｔ*mに基づいてインバータ８によっ
てバッテリ９の電力をモータジェネレータ３へ供給し、
モータジェネレータ３がエンジン１を介して変速機２へ
付与する実際のモータトルクＴmをモータトルク指令値
Ｔ*mへ一致させ、エンジン１とモータジェネレータ３の
トルク配分を可変制御するのである。

【００２５】次に、トルク配分コントロールユニット７
で行われるトルク配分制御の一例を、図２のフローチャ
ートを参照しながら詳述する。なお、このフローチャー
トは上記出力トルク指令値Ｔ*allの演算を行った直後に
行われるもので、例えば、数十msec毎に実行されるもの
である。

【００２６】まず、ステップＳ１では、モータジェネレ
ータ３の温度ｔmotorを温度センサ１５から、アクセル
開度ＡＣＳを開度センサ１４からそれぞれ読み込む。

【００２７】そして、ステップＳ２では、モータ温度ｔ
motorに基づいて、図４に示したマップのうち、該当す
る温度範囲のマップ(ＡＣＳ、Ｔ*m)tnを選択してから、
この選択したマップ(ＡＣＳ、Ｔ*m)tn上でアクセル開度
ＡＣＳに応じモータトルク指令値Ｔ*mを求める。

【００２８】ここで、図４のマップは、所定の温度範囲
毎にそれぞれ設定されているもので、例えば、５℃毎に
マップを設定した場合、マップ(ＡＣＳ、Ｔ*m)t0が２０
℃≦ｔmotor＜２５℃の温度範囲のモータトルク指令値
Ｔ*mを示し、マップ(ＡＣＳ、Ｔ*m)t1が２５℃≦ｔmoto
r＜３０℃の温度範囲のモータトルク指令値Ｔ*mを示
す。そして、２０℃未満及び３０℃以上の図示しない温
度範囲でも、同様にマップ(ＡＣＳ、Ｔ*m)tnが設定され
ている。

【００２９】したがって、温度センサ１５が検出した温
度ｔmotor＝２２℃の場合では、ｔn←ｔ0となって、マ
ップ(ＡＣＳ、Ｔ*m)t0が選択され、この予め設定された
マップｔ０上から、アクセル開度ＡＣＳに応じたモータ
トルク指令値Ｔ*m＝Ｔ*m0を読み込む。

【００３０】そして、これらマップ(ＡＣＳ、Ｔ*m)tn
は、温度ｔmotorが上昇するのに伴ってモータトルク指
令値Ｔ*mも大きくなるように設定されており、例えば、
図４において、２０℃≦ｔmotor＜２５℃のマップ(ＡＣ
Ｓ、Ｔ*m)t0におけるモータトルク指令値Ｔ*m0よりも、
２５℃≦ｔmotor＜３０℃のマップ(ＡＣＳ、Ｔ*m)t1に
おけるモータトルク指令値Ｔ*m1の方が大きく設定され
るが、前記図１０に示したように、モータジェネレータ
３の温度特性から実際に出力されるモータトルクＴmは
同一の値となって、温度上昇による出力の低下を補正す
ることができるのである。

【００３１】次に、ステップＳ４では、上記図３で求め
た運転状態に基づく出力トルク指令値Ｔ*allから、図示
しないマップまたは関数よりエンジン１の出力目標値で
あるエンジントルク指令値Ｔ*eを演算する。なお、この
マップは、例えば、アクセル開度ＡＣＳをパラメータと
して、エンジン回転数Ｎｅ（または車速ＶＳＰ）に応じ
て予め設定されたものである。ここで、エンジントルク
指令値Ｔ*eとモータトルクＴmの和が出力トルク指令値
Ｔ*allとなるように、エンジントルク指令値Ｔ*eは予め
設定されたもので、さらに、エンジンコントロールユニ
ット６へのエンジントルク指令値Ｔ*eとエンジン１が発
生する実際のエンジントルクＴeが一致するものとす
る。したがって、変速機２へ出力される実際の出力トル
クＴallは、 Ｔall＝Ｔe＋Ｔm ＝Ｔ*e＋Ｔm ………（１） として扱う。

【００３２】そして、ステップＳ５では、これらエンジ
ン１の制御目標値であるエンジントルク指令値Ｔ*eをエ
ンジンコントロールユニット６へ送出するとともに、モ
ータジェネレータ３の制御目標値であるモータトルク指
令値Ｔ*mをモータジェネレータコントロールユニット５
へ送出して処理を終了する。

【００３３】上記処理を所定時間毎などに行うことによ
り、モータトルク指令値Ｔ*mは図４のマップ(ＡＣＳ、
Ｔ*m)tnに応じて、常時アクセル開度ＡＣＳに対応した
値に補正され、運転開始からの時間経過に伴ってモータ
ジェネレータ３の温度ｔmotorが上昇して、検出温度ｔm
otorが例えば２２℃から２８℃へ上昇すると、図４のマ
ップは(ＡＣＳ、Ｔ*m0)t0から(ＡＣＳ、Ｔ*m1)t1へ切り
換えられ、モータトルク指令値Ｔ*mはＴ*m0からＴ*m1へ
上昇するため、温度上昇によるモータジェネレータ３の
出力低下を確実に抑制することが可能となって、同一の
アクセル開度ＡＣＳであれば、必ず同一のモータトルク
Ｔmを発生して、モータジェネレータ３の温度変化にか
かわらず運転者の要求する出力と実際に発生する出力ト
ルクを一致させて、前記従来例のような違和感を与える
ことがなくなり、ハイブリッドシステム車両の運転性を
大幅に向上させることが可能となるのである。

【００３４】また、モータジェネレータ３の補正マップ
を所定の温度範囲毎に設定したため、簡易な演算で迅速
かつ正確にモータトルク指令値を補正することができ
る。

【００３５】図５〜図８は第２の実施形態を示し、前記
第１実施形態に実際の出力トルクを検出する実出力検出
手段としてのトルクセンサ１２を設けて、駆動軸１１ま
たは駆動輪１７から検出された駆動トルクＴDRVより、
エンジン１とモータジェネレータ３の出力Ｔe、Ｔmの和
である出力トルクＴallを求め、モータトルク指令値Ｔ*
mと実際のモータトルクＴmの差からモータジェネレータ
３の温度ｔmotorに応じたモータトルク指令値Ｔ*mのマ
ップ(ＡＣＳ、Ｔ*m)tnを学習補正して、モータジェネレ
ータ３の経年劣化などによる図示しないマグネットの劣
化（減磁）によるモータトルクＴmの低下を防止するも
のである。

【００３６】トルクセンサ１２は、例えば、駆動軸１１
または駆動輪１７の車軸に取り付けられた歪みゲージな
どで構成されて、トルク配分コントロールユニット７へ
駆動トルクＴDRVを出力し、トルク配分コントロールユ
ニット７は変速機２の変速比ＲＴＯから次式により実際
の出力トルクＴallを演算する。

【００３７】Ｔall＝ＲＴＯ×ＴDRV ………（２） なお、変速比ＲＴＯは図示しない変速コントロールユニ
ットから得た現在値を用いる。

【００３８】次に、トルク配分コントロールユニット７
で行われるトルク配分制御の一例を、図６のフローチャ
ート及び図７の制御概念図を参照しながら詳述する。な
お、このフローチャートのステップＳ１からＳ５は上記
図２のフローチャートと同一であるため、ステップＳ６
以降について説明する。

【００３９】ステップＳ６では、トルクセンサ１２から
駆動軸１１に出力された駆動トルクＴDRVを読み込むと
ともに、上記（２）式より実際の出力トルクＴallを演
算する。

【００４０】そして、ステップＳ７では、出力トルクＴ
allとエンジントルク指令値Ｔ*e及び上記（１）式よ
り、次式によってモータジェネレータ３が実際に出力す
るモータトルクＴmを演算する。

【００４１】Ｔm＝Ｔall−Ｔ*e ………（３） そして、ステップＳ８では、モータトルクＴmが上記ス
テップＳ３で求めたモータトルク指令値Ｔ*mに一致する
か否かを判定し、一致しない場合には、現在選択中のマ
ップ（ＡＣＳ、Ｔ*m）tnの指令値Ｔ*mを実際のモータト
ルクＴmに応じて学習補正しそうでない場合にはそのま
ま処理を終了する。

【００４２】このマップ（ＡＣＳ、Ｔ*m）tnの学習補正
は、まず、モータトルク指令値Ｔ*mと上記（３）式のモ
ータトルクＴmの差分ΔＴmを次のように求める。

【００４３】ΔＴm＝Ｔm−Ｔ*m ………（４） そして、この差分ΔＴmをマップ（ＡＣＳ、Ｔ*m）tnの
モータトルク指令値Ｔ*mに加算し、選択されたマップ上
の値（ＡＣＳ、Ｔm）tnを（ＡＣＳ、Ｔm＋ΔＴm）tnと
して更新する。

【００４４】こうして、上記ステップＳ６からＳ８の処
理は所定時間毎に行われ、実際のモータトルクＴｍと指
令値Ｔ*mの差ΔＴmに応じて、モータジェネレータ３の
温度ｔmotorに対応したマップ（ＡＣＳ、Ｔ*m）tnの指
令値Ｔ*mが学習補正される。

【００４５】すなわち、いま、モータジェネレータ３の
温度ｔmotorが、図８に示すように、マップ（ＡＣＳ、
Ｔ*m）t1の温度範囲にあるとき、モータトルク指令値Ｔ
*m＝Ｔm1に設定される。

【００４６】このとき、上記ステップＳ７で求めた実際
のモータトルクＴmが指令値Ｔm1より小さい場合、モー
タジェネレータ３が経年劣化による減磁等の影響で出力
が低下していると推定され、この実際のモータトルクＴ
mと指令値Ｔm1の差分ΔＴmを現在の指令値Ｔm1に加えた
ものを新たな指令値Ｔm1’として更新する。

【００４７】こうして、経年劣化による出力低下を温度
補正用のマップで学習補正することによって、アクセル
開度ＡＣＳと出力トルクＴallの関係を新車時と同一に
維持することができ、ハイブリッドシステム車両の運転
性をさらに向上させることが可能となり、また、一つの
マップで温度上昇による出力低下と減磁による出力低下
を共に防止できるため、装置の複雑化を防いで製造コス
トの増大を抑制できるのである。

【００４８】図９は第３の実施形態を示し、前記第２実
施形態の実出力検出手段をモータジェネレータ３とエン
ジン１の間に介装されたトルクメータ１２’としたもの
である。

【００４９】エンジン１とモータジェネレータ３は同軸
的に配置されて、モータジェネレータ３には回転数セン
サ１８が配設され、トルク配分コントロールユニット７
にはトルクメータ１２’が検出した実際の出力トルクＴ
allとモータジェネレータ３の回転数Ｎが入力され、前
記第２実施形態と同様に、マップ（ＡＣＳ、Ｔ*m）tnの
学習補正を行うものである。なお、この場合、エンジン
回転数Ｎｅとモータジェネレータ３の回転数Ｎは等しく
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すハイブリッドシステ
ム車両の概略構成図。

【図２】トルク配分コントロールユニット７で行われる
制御の一例を示すフローチャート。

【図３】アクセル開度ＡＣＳをパラメータとした車速Ｖ
ＳＰと駆動軸への出力トルク指令値Ｔ*allのマップ。

【図４】モータジェネレータの各温度範囲ｔnごとに設
定されたモータトルク指令値Ｔ*mの補正マップで、アク
セル開度ＡＣＳに応じたモータトルク指令値Ｔ*mを示
す。

【図５】第２の実施形態を示し、ハイブリッドシステム
車両の概略構成図。

【図６】トルク配分コントロールユニット７で行われる
制御の一例を示すフローチャート。

【図７】同じく制御概念図。

【図８】モータジェネレータの各温度範囲ｔnごとに設
定されたモータトルク指令値Ｔ*mの補正マップで、アク
セル開度ＡＣＳに応じたモータトルク指令値Ｔ*mを示
す。

【図９】第３の実施形態を示し、ハイブリッドシステム
車両の概略構成図。

【図１０】モータジェネレータの温度特性を示すグラフ
で、温度とトルクの関係を示す。

【図１１】ハイブリッド車両のトルク特性を示すグラフ
で、合計出力トルク、エンジントルク、モータトルクと
時間の関係を示す。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 変速機 ３ モータジェネレータ ５ モータジェネレータコントロールユニット ６ エンジンコントロールユニット ７ トルク配分コントロールユニット １１ 駆動軸 １２ トルクセンサ １３ 車速センサ １４ アクセル開度センサ １５ 温度センサ １７ 駆動輪 １８ 回転数センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンに連結されたモータジェネレー
   タと、 運転状態に応じて前記エンジンとモータジェネレータの
   出力の目標値をそれぞれ設定する駆動力配分手段とを備
   えたハイブリッドシステム車両の制御装置において、 前記モータジェネレータの温度を検出する手段と、 この検出温度とモータジェネレータの温度特性に応じて
   モータジェネレータの出力目標値を補正するモータトル
   ク補正手段とを備えたことを特徴とするハイブリッドシ
   ステム車両の制御装置。
2. 【請求項２】 前記モータトルク補正手段は、所定の温
   度毎または温度範囲毎に前記検出温度と運転状態に応じ
   たマップを備えたことを特徴とする請求項１に記載のハ
   イブリッドシステム車両の制御装置。
3. 【請求項３】 前記モータトルク補正手段は、モータジ
   ェネレータの減磁による出力低下を学習補正する経年劣
   化補正手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の
   ハイブリッドシステム車両の制御装置。
4. 【請求項４】 前記経年劣化補正手段は、 所定の温度毎または温度範囲毎に前記検出温度と運転状
   態に応じたマップと、 エンジン及びモータジェネレータの実際の出力を検出す
   る実出力検出手段と、 この実出力に基づいてモータジェネレータの実際の出力
   を演算する実モータトルク演算手段と、 モータジェネレータの実際の出力と前記目標値の差に応
   じて前記マップを補正する学習補正手段とを備えたこと
   を特徴とする請求項３に記載のハイブリッドシステム車
   両の制御装置。