JP2012192769A

JP2012192769A - 電動車両

Info

Publication number: JP2012192769A
Application number: JP2011056489A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Muta; 浩一郎牟田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2012-10-11

Abstract

【課題】二次電池の保護を図ると共に昇圧コンバータの保護を図る。
【解決手段】バッテリのバッテリ温度Ｔｂと残容量ＳＯＣとに基づいて仮出力制限Ｗｔｍｐ１を設定し（Ｓ１１０）、冷媒温度Ｔｗが昇圧コンバータを所定温度Ｔｒｅｆ以下であるときには所定電力Ｗｒｅｆになるよう仮出力制限Ｗｔｍｐ２を設定すると共に冷媒温度Ｔｗが所定温度Ｔｒｅｆを超えたときには所定電力Ｗｒｅｆより小さく且つ冷媒温度Ｔｗが高いほど小さくなるよう仮出力制限Ｗｔｍｐ２を設定し（Ｓ１２０）、仮出力制限Ｗｔｍｐ１，Ｗｔｍｐ２のうち小さいほうの値を出力制限Ｗｏｕｔとして設定し（Ｓ１３０）、設定した出力制限Ｗｏｕｔの範囲内で駆動軸から要求トルクが出力されるよう２つのモータと昇圧コンバータとエンジンとを制御する。これにより、バッテリの保護を図ると共に昇圧コンバータの保護を図ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動車両に関し、詳しくは、走行用の動力を入出力する電動機と、充放電可能な二次電池と、二次電池が接続された電池電圧系と電動機が接続された駆動電圧系とに接続されて駆動電圧系の電圧を電池電圧系の電圧以上に昇圧して駆動電圧系と電池電圧系とで電力の授受を行なう昇圧コンバータと、冷却媒体を用いて昇圧コンバータを冷却する冷却装置と、を備える電動車両に関する。

従来、この種の電動車両としては、バッテリからの電力で駆動するモータが搭載され、バッテリ電圧やバッテリ温度，モータを駆動するインバータの温度に基づいてモータの出力を制限するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電動車両では、モータの出力を制限した後にその制限を緩和する際には制限の時間変化を所定値以内に制限することにより、モータの出力制限を緩和する前後で同じアクセル開度にした場合に急激に加速されるのを抑制することができるとしている。

特開平９−１９１５８２号公報

一般に、二次電池からの電力を昇圧して電動機に供給する昇圧コンバータを備える電動車両では、二次電池の保護と共に、昇圧コンバータの過熱を抑制して昇圧コンバータの保護を図ることが重要な課題の一つとされている。こうした昇圧コンバータの過熱を抑制する方法として、昇圧コンバータを冷却水を用いて冷却する方法が考えられるが、冷却水の温度が比較的高いときには冷却性能が低下するため、昇圧コンバータが過熱しやすくなってしまう。

本発明の電動車両は、二次電池の保護を図ると共に昇圧コンバータの保護を図ることを主目的とする。

本発明の電動車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電動車両は、
走行用の動力を入出力する電動機と、充放電可能な二次電池と、前記二次電池が接続された電池電圧系と前記電動機が接続された駆動電圧系とに接続されて前記駆動電圧系の電圧を前記電池電圧系の電圧以上に昇圧して前記駆動電圧系と前記電池電圧系とで電力の授受を行なう昇圧コンバータと、冷却媒体を用いて前記昇圧コンバータを冷却する冷却装置と、を備える電動車両であって、
前記二次電池の温度を検出する電池温度検出手段と、
前記冷却媒体の温度を検出する冷媒温度検出手段と、
前記二次電池が蓄電可能な最大容量に対する前記二次電池に蓄電されている容量の割合である容量割合と前記検出された二次電池の温度とに基づいて第１仮出力制限を設定する第１仮出力制限設定手段と、
前記検出された冷却媒体の温度が高いほど小さくなる傾向に第２仮出力制限を設定する第２仮出力制限設定手段と、
前記設定された第１仮出力制限と前記設定された第２仮出力制限とのうち小さいほうの値を前記二次電池に出力が許容される電力の最大値である出力制限に設定する出力制限設定手段と、
前記設定された出力制限の範囲内で走行に要求される要求トルクにより走行するよう前記電動機と前記昇圧コンバータとを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の電動車両では、二次電池が蓄電可能な最大容量に対する二次電池に蓄電されている容量の割合である容量割合と検出された二次電池の温度とに基づいて第１仮出力制限を設定し、検出された冷却媒体の温度が高いほど小さくなる傾向に第２仮出力制限を設定し、設定された第１仮出力制限と設定された第２仮出力制限とのうち小さいほうの値を二次電池が出力可能な電力の最大値である出力制限に設定し、設定された出力制限の範囲内で走行に要求される要求トルクに基づくトルクが電動機から出力されるよう電動機と昇圧コンバータとを制御する。第１仮出力制限と第２仮出力制限とのうち小さいほうの値を出力制限として設定して、設定した出力制限の範囲内で走行に要求される要求トルクに基づくトルクが電動機から出力されるよう電動機と昇圧コンバータとを制御するから、二次電池の保護を図ることができる。また、冷却媒体の温度が高いほど冷却媒体によって昇圧コンバータを冷却する際の冷却性能が低下して昇圧コンバータが過熱しやすくなるが、第１仮出力制限と第２仮出力制限とのうち小さいほうの値を出力制限として設定して、設定した出力制限の範囲内で走行に要求される要求トルクに基づくトルクが電動機から出力されるよう電動機と昇圧コンバータとを制御することにより、冷却媒体の温度が高いほど出力制限が小さくなる傾向に設定されるから、電動機から出力すべきトルクが小さくなって昇圧コンバータで消費される電力が小さくなる。これにより、昇圧コンバータの過熱を抑制して昇圧コンバータの保護を図ることができる。この結果、二次電池を保護すると共に昇圧コンバータを保護することができる。

こうした本発明の電動車両において、前記第２仮出力制限設定手段は、前記検出された冷却媒体の温度が前記昇圧コンバータを良好に冷却可能な温度の上限として予め定められた所定温度以下のときには予め定められた所定電力を前記第２仮出力制限に設定し、前記検出された冷却媒体の温度が前記所定温度より高いときには前記所定電力より小さく且つ前記検出された冷却媒体の温度が高いほど小さくなる傾向の電力を前記第２仮出力制限に設定する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、より適正に出力制限を設定して、より適正に昇圧コンバータの過熱を抑制することができる。

また、本発明の電動車両において、動力を出力する内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸と前記発電機の回転軸との３軸に接続され前記３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段と、を備え、前記電動機は、回転軸が前記駆動軸に接続されてなり、前記発電機は、前記駆動電圧系に接続されてなり、前記制御手段は、前記設定された出力制限の範囲内で前記要求トルクにより走行するよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記昇圧コンバータとを制御する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、内燃機関と発電機と３軸式動力入出力手段とを備える電動車両においても、より適正に昇圧コンバータの過熱を抑制することができる。

本発明の一実施例としての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。バッテリＥＣＵ５２により実行される出力制限設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。バッテリ温度Ｔｂと仮出力制限Ｗｔｍｐ１との関係の一例を示す説明図である。バッテリ５０の残容量ＳＯＣと仮出力制限Ｗｔｍｐの補正係数との関係の一例を示す説明図である。冷媒温度Ｔｗと仮出力制限Ｗｔｍｐ２との関係の一例を示す説明図である。変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。変形例の電気自動車４２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての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。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３３ａ，３３ｂにデファレンシャルギヤ３４を介して連結された駆動軸３２にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３２に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、インバータ４１，４２をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２と、インバータ４１，４２が接続された電力ライン（以下、駆動系電力ラインという）５４ａとバッテリ５０が接続された電力ライン（以下、電池電圧系電力ラインという）５４ｂとに接続されて駆動系電力ライン５４ａの電圧ＶＨを電池電圧系電力ライン５４ｂの電圧ＶＬから最大許容電圧ＶＨｍａｘの範囲内で調節すると共に駆動系電力ライン５４ａと電池電圧系電力ライン５４ｂとの間で電力のやりとりを行なう昇圧コンバータ５５と、インバータ４１，４２および昇圧コンバータ５５を冷却する冷却システム６０と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、を備える。ここで、最大許容電圧ＶＨｍａｘは、後述のコンデンサ５７の耐圧よりも若干低い値などを用いることができる。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも永久磁石が埋め込ま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、図２のモータＭＧ１，ＭＧ２を含む電機駆動系の構成図に示すように、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、それぞれ駆動系電力ライン５４ａの正極母線と負極母線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、駆動系電力ライン５４ａの正極母線と負極母線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、駆動系電力ライン５４ａの正極母線と負極母線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。駆動系電力ライン５４ａの正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ５７が接続されている。

モータＥＣＵ４０は、図示しないＣＰＵ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、ＣＰＵの他にＲＯＭやＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。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からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置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，インバータ４１，４２に取り付けられた図示しない温度センサからのインバータ温度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，Ｔ２１〜２６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からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

昇圧コンバータ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とからなる昇圧コンバータとして構成されている。２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２は、それぞれ駆動系電力ライン５４ａの正極母線と駆動系電力ライン５４ａおよび電池電圧系電力ライン５４ｂの負極母線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と駆動系電力ライン５４ａおよび電池電圧系電力ライン５４ｂの負極母線とにはそれぞれバッテリ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、電池電圧系電力ライン５４ｂの電力を昇圧して駆動系電力ライン５４ａに供給したり、駆動系電力ライン５４ａの電力を降圧して電池電圧系電力ライン５４ｂに供給したりすることができる。リアクトルＬと駆動系電力ライン５４ａおよび電池電圧系電力ライン５４ｂの負極母線とには平滑用のコンデンサ５８が接続されている。

冷却システム６０は、水などの冷却媒体を循環させる循環流路６１と、循環流路６１に冷却媒体を循環させるためのポンプ６２と、循環流路６１に組み込まれて外気により冷却媒体を冷却する熱交換器６３と、循環流路６１に組み込まれインバータ４１，４２および昇圧コンバータ５５の基盤に取り付けられて伝熱により冷却媒体によってインバータ４１，４２および昇圧コンバータ５５を冷却する熱交換部６４と、を備える。冷却システム６０のポンプ６２は、信号ラインによってハイブリッド用電子制御ユニット７０に接続されており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０による駆動制御されている。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないＣＰＵ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、ＣＰＵの他にＲＯＭやＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。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図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電池電圧系電力ライン５４ｂに取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からのバッテリ温度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により検出された充放電電流の積算値に基づいてバッテリ５０が蓄電可能な最大容量に対する現在蓄電されている容量の割合である残容量ＳＯＣを演算したり、演算した残容量ＳＯＣとバッテリ温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充電してもよい最大許容電力である入力制限Ｗｉｎを演算したり、後述する出力制限設定処理によりバッテリ５０を充電してもよい最大許容電力である出力制限Ｗｏｕｔを演算している。なお、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎは、バッテリ温度Ｔｂに基づいて入力制限Ｗｉｎの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量ＳＯＣに基づいて入力制限用補正係数とを設定し、設定した入力制限Ｗｉｎ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。

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、コンデンサ５７の端子間に取り付けられた電圧センサ５７ａからのコンデンサ５７の電圧（駆動系電力ライン５４ａの電圧）ＶＨやコンデンサ５８の端子間に取り付けられた電圧センサ５８ａからのコンデンサ５８の電圧（電池電圧系電力ライン５４ｂの電圧）ＶＬ，冷却システム６０の循環流路に取り付けられ冷却媒体の温度を検出する温度センサ６５からの冷媒温度Ｔｗ、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、昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御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、図示しない駆動制御ルーチンにより駆動制御されている。駆動制御としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、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と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて駆動軸３２に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３２の回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算すると共に計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の残容量ＳＯＣに基づいて得られるバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を設定し、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるための回転数フィードバック制御によりモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３２に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊と回転数Ｎｍ１とからなる動作点でモータＭＧ１を駆動するのに必要電圧と設定したトルク指令Ｔｍ２＊と回転数Ｎｍ２とからなる動作点でモータＭＧ２を駆動するのに必要電圧とのうち大きいほうの電圧を目標電圧ＶＨ＊として設定し、駆動系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるよう昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２をスイッチング制御し、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。そして、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、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なう。

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の動作、特に、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔの設定について説明する。図３は、バッテリＥＣＵ５２により実行される出力制限設定処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。

出力制限設定処理ルーチンが実行されると、バッテリＥＣＵ５２は、まず、冷媒温度Ｔｗなど処理に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、冷媒温度Ｔｗは、温度センサ６５により検出された冷媒温度Ｔｗをハイブリッド用電子制御ユニット７０から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、バッテリ５０の温度を検出する温度センサ５１からのバッテリ温度Ｔｂと演算した残容量ＳＯＣとを用いてバッテリ５０を放電してもよい最大許容電力である出力制限Ｗｏｕｔの仮の値として仮出力制限Ｗｔｍｐ１を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、仮出力制限Ｗｔｍｐ１は、バッテリ温度Ｔｂに基づいて仮出力制限Ｗｔｍｐ１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を設定し、設定した仮出力制限Ｗｔｍｐ１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４にバッテリ温度Ｔｂと仮出力制限Ｗｔｍｐ１との関係の一例を示し、図５にバッテリ５０の残容量ＳＯＣと仮出力制限Ｗｔｍｐの補正係数との関係の一例を示す。

続いて、入力した冷媒温度Ｔｗを用いてバッテリ５０を放電してもよい最大許容電力である出力制限Ｗｏｕｔの仮の値である仮出力制限Ｗｔｍｐ２を設定する（ステップＳ１２０）。図６に、冷媒温度Ｔｗと仮出力制限Ｗｔｍｐ２との関係の一例を示す。仮出力制限Ｗｔｍｐ２は、図示するように、冷媒温度Ｔｗが昇圧コンバータ５５を良好に冷却可能な温度の上限として定めた所定温度Ｔｒｅｆ以下であるときには所定電力Ｗｒｅｆになるよう設定し、冷媒温度Ｔｗが所定温度Ｔｒｅｆを超えると所定電力Ｗｒｅｆより小さく且つ冷媒温度Ｔｗが高いほど小さくなるよう設定するものとした。冷媒温度Ｔｗが所定温度Ｔｒｅｆ以下であるときには所定電力Ｗｒｅｆになるよう設定することにより、冷媒温度Ｔｗが昇圧コンバータ５５を良好に冷却可能な温度であるときに出力制限Ｗｏｕｔが小さく設定されるのを抑制することができる。また、冷媒温度Ｔｗが高いほど冷却媒体によって昇圧コンバータ５５を冷却する際の冷却性能が低下して昇圧コンバータ５５が過熱しやすくなるため出力制限Ｗｏｕｔを小さくしてバッテリ５０からの出力を制限したほうがよいと考えられることから、冷媒温度Ｔｗが所定温度Ｔｒｅｆを超えるときには仮出力制限Ｗｔｍｐ２を所定電力Ｗｒｅｆより小さく且つ冷媒温度Ｔｗが高いほど小さくなるよう設定することにより、出力制限Ｗｏｕｔをより小さく設定することができる。

こうして仮出力制限Ｗｔｍｐ１，Ｗｔｍｐ２を設定すると、仮出力制限Ｗｔｍｐ１，Ｗｔｍｐ２のうち小さいほうの値を出力制限Ｗｏｕｔに設定して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。このように出力制限Ｗｏｕｔを設定すると、上述した駆動制御により、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、モータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３２に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＭＧ１，ＭＧ２を制御し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊と回転数Ｎｍ１とからなる動作点でモータＭＧ１を駆動するのに必要電圧と設定したトルク指令Ｔｍ２＊と回転数Ｎｍ２とからなる動作点でモータＭＧ２を駆動するのに必要電圧とのうち大きいほうの電圧を目標電圧ＶＨ＊として設定し、駆動系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるよう昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２をスイッチング制御する。つまり、出力制限Ｗｏｕｔが小さくなるほどモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊が小さくなる傾向に設定されて、駆動系電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊が低くなる傾向に設定されるため、昇圧コンバータ５５での消費電力が小さくなる。冷媒温度Ｔｗが高いほど冷却媒体によって昇圧コンバータ５５を冷却する際の冷却性能が低下して昇圧コンバータ５５が過熱されすくなるが、仮出力制限Ｗｔｍｐ２を冷媒温度Ｔｗが所定温度Ｔｒｅｆを超えたときには所定電力Ｗｒｅｆより小さく且つ冷媒温度Ｔｗが高いほど小さくなるよう設定することにより、昇圧コンバータ５５の消費電力をより小さくすることができ、昇圧コンバータ５５の過熱を抑制することができる。また、仮出力制限Ｗｔｍｐ１，Ｗｔｍｐ２のうち小さいほうの値を出力制限Ｗｏｕｔに設定することにより、バッテリ５０の保護を図ることができる。したがって、こうした制御により、バッテリ５０の保護と昇圧コンバータ５５の保護を図ることができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０のバッテリ温度Ｔｂと残容量ＳＯＣとに基づいて仮出力制限Ｗｔｍｐ１を設定し、冷媒温度Ｔｗが昇圧コンバータ５５を所定温度Ｔｒｅｆ以下であるときには所定電力Ｗｒｅｆになるよう仮出力制限Ｗｔｍｐ２を設定すると共に冷媒温度Ｔｗが所定温度Ｔｒｅｆを超えたときには所定電力Ｗｒｅｆより小さく且つ冷媒温度Ｔｗが高いほど小さくなるよう仮出力制限Ｗｔｍｐ２を設定し、仮出力制限Ｗｔｍｐ１，Ｗｔｍｐ２のうち小さいほうの値を出力制限Ｗｏｕｔとして設定し、設定した出力制限Ｗｏｕｔの範囲内で駆動軸３２から要求トルクＴｒ＊が出力されるようエンジン２２，モータＭＧ１，ＭＧ２，昇圧コンバータ５５を制御することにより、バッテリの５０の保護を図ると共に昇圧コンバータ５５の保護を図ることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、仮出力制限Ｗｔｍｐ２を、図６に示すように、冷媒温度Ｔｗが所定温度Ｔｒｅｆ以下のときには所定電力Ｗｒｅｆになるよう設定し、冷媒温度Ｔｗが所定温度Ｔｒｅｆを超えたときには所定電力Ｗｒｅｆより小さく且つ冷媒温度Ｔｗが高いほど小さくなるよう設定するものとしたが、冷媒温度Ｔｗが高くなるほど仮出力制限Ｗｔｍｐ２が小さくなる傾向に設定すればよいから、例えば、冷媒温度Ｔｗが高くなると徐々に小さくなるよう仮出力制限Ｗｔｍｐ２を設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を駆動軸３２に出力するものとしたが、図７の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力を駆動軸３２が接続された車軸（駆動輪３３ａ，３３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図７における車輪２４ａ，２４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３３ａ，３３ｂに接続された駆動軸３２に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動軸３２に出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、駆動輪３３ａ，３３ｂに接続された駆動軸に変速機２３０を介してモータＭＧを取り付け、モータＭＧの回転軸にクラッチ２２９を介してエンジン２２を接続する構成とし、エンジン２２からの動力をモータＭＧの回転軸と変速機２３０とを介して駆動軸に出力すると共にモータＭＧからの動力を変速機２３０を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。また、図９の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、エンジン２２からの動力を変速機３３０を介して駆動輪３３ａ，３３ｂに接続された車軸に出力すると共にモータＭＧからの動力を駆動輪３３ａ，３３ｂに接続された車軸とは異なる車軸（図６における車輪３４ａ，３４ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。

実施例では、本発明を、駆動軸３２にプラネタリギヤ３０を介して接続されたエンジン２２およびモータＭＧ１と、駆動軸３２に接続されたモータＭＧ２と、を備えるハイブリッド自動車２０に適用するものとしたが、図１０の変形例の電気自動車４２０に例示するように、走行用の動力を出力するモータＭＧを備える単純な電気自動車に適用するものとしてもよい。

また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、列車などの自動車以外の車両の形態としても構わない。

実施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、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「二次電池」に相当し、昇圧コンバータ５５が「昇圧コンバータ」に相当し、冷却システム６０が「冷却装置」に相当し、温度センサ５１が「電池温度検出手段」に相当し、温度センサ６５が「冷媒温度検出手段」に相当し、バッテリ温度Ｔｂと残容量ＳＯＣに基づいて仮出力制限Ｗｔｍｐ１を設定する図３の出力制限設定処理ルーチンのステップＳ１１０の処理を実行するバッテリＥＣＵ５２が「第１仮出力制限設定手段」に相当し、冷媒温度Ｔｗが昇圧コンバータ５５を所定温度Ｔｒｅｆ以下であるときには所定電力Ｗｒｅｆになるよう設定すると共に冷媒温度Ｔｗが所定温度Ｔｒｅｆを超えたときには所定電力Ｗｒｅｆより小さく且つ冷媒温度Ｔｗが高いほど小さくなるよう設定する図３の出力制限設定処理ルーチンのステップＳ１２０の処理を実行するバッテリＥＣＵ５２が「第２仮出力制限設定手段」に相当し、仮出力制限Ｗｔｍｐ１，Ｗｔｍｐ２のうち小さいほうの値を出力制限Ｗｏｕｔに設定する図３の出力制限設定処理ルーチンのステップＳ１３０の処理を実行するバッテリＥＣＵ５２が「出力制限設定手段」に相当し、出力制限Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する処理やモータＭＧ２がトルク指令Ｔｍ２＊で駆動するよう駆動系電力ライン５４ａの電圧ＶＨの目標電圧ＶＨ＊を設定して駆動系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるよう昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２をスイッチング制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０と受信したトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２を制御するモータＥＣＵ４０が「制御手段」に相当する。

ここで、「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、走行用の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。「二次電池」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ５０に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池，鉛蓄電池など、充放電可能なものであれば如何なるタイプの二次電池であっても構わない。「昇圧コンバータ」としては、昇圧コンバータ５５に限定されるものではなく、二次電池が接続された電池電圧系と電動機が接続された駆動電圧系とに接続されて駆動電圧系の電圧を電池電圧系の電圧以上に昇圧して駆動電圧系と電池電圧系とで電力の授受を行なうものであれば如何なるものとしても構わない。「冷却装置」としては、冷却システム６０に限定されるものではなく、冷却媒体を用いて昇圧コンバータを冷却するものであれば如何なるものとしても構わない。「電池温度検出手段」としては、温度センサ５１に限定されるものではなく、二次電池の温度を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「第１仮出力制限設定手段」としては、バッテリ温度Ｔｂと残容量ＳＯＣに基づいて仮出力制限Ｗｔｍｐ１を設定するものに限定されるものではなく、二次電池が蓄電可能な最大容量に対する二次電池に蓄電されている容量の割合である容量割合と検出された二次電池の温度とに基づいて第１仮出力制限を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「第２仮出力制限設定手段」としては、冷媒温度Ｔｗが昇圧コンバータ５５を所定温度Ｔｒｅｆ以下であるときには所定電力Ｗｒｅｆになるよう設定すると共に冷媒温度Ｔｗが所定温度Ｔｒｅｆを超えたときには所定電力Ｗｒｅｆより小さく且つ冷媒温度Ｔｗが高いほど小さくなるよう設定するものに限定されるものではなく、冷媒温度Ｔｗが高くなると徐々に小さくなるよう仮出力制限Ｗｔｍｐ２を設定するものなど、検出された冷却媒体の温度が高いほど小さくなる傾向に第２仮出力制限を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「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、出力制限Ｗｏｕｔの範囲内でモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定すると共にモータＭＧ２がトルク指令Ｔｍ２＊で駆動するよう駆動系電力ライン５４ａの電圧ＶＨの目標電圧ＶＨ＊を設定して駆動系電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるよう昇圧コンバータ５５のトランジスタＴ３１，Ｔ３２をスイッチング制御す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を制御するものに限定されるものではなく、設定された出力制限の範囲内で走行に要求される要求トルクにより走行するよう電動機と昇圧コンバータとを制御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。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電動車両の製造産業などに利用可能である。

２０，１２０，２２０，３２０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、３０プラネタリギヤ、３２駆動軸、３３ａ，３３ｂ駆動輪、３４ａ，３４ｂ車輪、３４デファレンシャルギヤ、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、５１温度センサ、５４ａ駆動系電力ライン、５４ｂ電池電圧系電力ライン、５５昇圧コンバータ、５７，５８コンデンサ、５７ａ，５７ｂ電圧センサ、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、８０イグニッションスイッチ、８２シフトポジションセンサ、８４アクセルペダルポジションセンサ、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、２２９クラッチ、２３０，３３０変速機、４２０電気自動車、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６，Ｄ３１，Ｄ３２ダイオード、Ｌリアクトル、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２モータ、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６，Ｔ３１，Ｔ３２トランジスタ。

Claims

走行用の動力を入出力する電動機と、充放電可能な二次電池と、前記二次電池が接続された電池電圧系と前記電動機が接続された駆動電圧系とに接続されて前記駆動電圧系の電圧を前記電池電圧系の電圧以上に昇圧して前記駆動電圧系と前記電池電圧系とで電力の授受を行なう昇圧コンバータと、冷却媒体を用いて前記昇圧コンバータを冷却する冷却装置と、を備える電動車両であって、
前記二次電池の温度を検出する電池温度検出手段と、
前記冷却媒体の温度を検出する冷媒温度検出手段と、
前記二次電池が蓄電可能な最大容量に対する前記二次電池に蓄電されている容量の割合である容量割合と前記検出された二次電池の温度とに基づいて第１仮出力制限を設定する第１仮出力制限設定手段と、
前記検出された冷却媒体の温度が高いほど小さくなる傾向に第２仮出力制限を設定する第２仮出力制限設定手段と、
前記設定された第１仮出力制限と前記設定された第２仮出力制限とのうち小さいほうの値を前記二次電池に出力が許容される電力の最大値である出力制限に設定する出力制限設定手段と、
前記設定された出力制限の範囲内で走行に要求される要求トルクに基づくトルクが前記電動機から出力されるよう前記電動機と前記昇圧コンバータとを制御する制御手段と、
を備える電動車両。
請求項１記載の電動車両であって、
前記第２仮出力制限設定手段は、前記検出された冷却媒体の温度が前記昇圧コンバータを良好に冷却可能な温度の上限として予め定められた所定温度以下のときには予め定められた所定電力を前記第２仮出力制限に設定し、前記検出された冷却媒体の温度が前記所定温度より高いときには前記所定電力より小さく且つ前記検出された冷却媒体の温度が高いほど小さくなる傾向の電力を前記第２仮出力制限に設定する手段である、
電動車両。
請求項１または２記載の電動車両であって、
動力を出力する内燃機関と、
動力を入出力可能な発電機と、
前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸と前記発電機の回転軸との３軸に接続され前記３軸のうちの何れか２軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する３軸式動力入出力手段と、
を備え、
前記電動機は、回転軸が前記駆動軸に接続されてなり、
前記発電機は、前記駆動電圧系に接続されてなり、
前記制御手段は、前記設定された出力制限の範囲内で前記要求トルクに基づくトルクが前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機と前記昇圧コンバータとを制御する手段である、
電動車両。