WO2011121717A1

WO2011121717A1 - 車両用制御装置および車両用制御方法

Info

Publication number: WO2011121717A1
Application number: PCT/JP2010/055646
Authority: WO
Inventors: 弘樹遠藤; 山本　雅哉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2011-10-06
Anticipated expiration: 2012-09-30
Also published as: JPWO2011121717A1; US20120323427A1; EP2423064A1; JP5177324B2; CN102470856B; EP2423064A4; CN102470856A

Abstract

　ＥＣＵは、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）以上であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、かつ、第２温度Ｔｗ（１）よりも小さい場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、第１制限制御を実行するステップ（Ｓ１０４）と、冷却水の温度Ｔｗが第２温度Ｔｗ（１）以上である場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、第２制限制御を実行するステップ（Ｓ１０６）と、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）よりも小さい場合（Ｓ１００にてＮＯ）、通常制御を実行するステップ（Ｓ１０８）とを含む、プログラムを実行する。

Description

車両用制御装置および車両用制御方法

　本発明は、内燃機関と電動機とを動力源として搭載した車両の制御に関し、特に、ＥＶ走行時に電動機を作動させるための電気機器の冷却水の温度に応じて回転電機に電力を供給する蓄電装置の放電電力を制限する技術に関する。

　環境に配慮した車両としてハイブリッド車両が注目されている。ハイブリッド車両は、従来の内燃機関に加え、蓄電装置と電力変換器（たとえば、インバータ）とによって駆動される電動機とを車両走行用の動力源として搭載する。電力変換器は電動機を作動させる際に発熱するため、電力変換器には冷却装置が設けられる。

　このような車両として、たとえば、特開２００９－２５４２０６号公報（特許文献１）は、インバータの冷却システムに異常が生じたときに、電圧変換器の温度上昇を効果的に抑制する電源制御システムを搭載する車両を開示する。この電源制御システムは、リアクトルを含み、低電圧と高電圧との間で昇降圧を行なうことのできる電圧変換器と、高電圧交流電力で作動する負荷と電圧変換器との間に接続されるインバータと、低電圧蓄電装置と電圧変換器との間に並列に接続され低電圧電力で作動する補機について、リアクトルの温度に応じ補機の出力を制限する補機出力制限手段とを備えることを特徴とする。

　上述した公報に開示された電源制御システムによると、低電圧蓄電装置の電力の入出力が制限されているときに、電圧変換器が補機への電力供給を行なうことが抑制され、インバータの温度上昇、電圧変換器の温度上昇を抑制できる。

　また、ハイブリッド車両としては、内燃機関を停止させた状態で、電動機の動力を用いた走行（以下、ＥＶ走行という）を実施する際にＥＶ走行による走行距離を伸ばすために外部充電が可能な大容量の蓄電装置を搭載する車両が公知である。

特開２００９－２５４２０６号公報

　ところで、ＥＶ走行を長時間継続して実施するためには、登坂走行や頻繁な加速等による負荷の増加に対応できる走行パワーが必要となる。しかしながら、必要な走行パワーを得るために、内燃機関と電動機とによる走行時（以下、ＨＶ走行時という）よりも蓄電装置の放電電力の上限値Ｗｏｕｔを拡大させる場合には、電力変換器等の電動機を作動させるための電気機器の発熱量が増加して電気機器に含まれる半導体素子等の部品の劣化が促進するという問題がある。

　上述した公報に開示された電源制御システムにおいては、このような問題について何ら考慮されていないため解決することはできない。また、上述した公報に開示された電源制御システムのように、インバータの冷却システムに異常が生じたと判定された時点で電力供給を制限する場合には、電力供給の制限が開始された直後から急に、運転者の意図する走行性能を発揮できなくなる可能性がある。

　本発明の目的は、蓄電装置の放電電力の増加に起因した電動機を作動させるための電気機器の熱による影響の発生を抑制する車両用制御装置および車両用制御方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、内燃機関を停止させた状態で、回転電機により車両が走行する場合に、電気機器の冷却水の温度に応じた蓄電装置からの電力供給の制限を緩やかにする車両用制御装置および車両用制御方法を提供することである。

　この発明のある局面に係る車両用制御装置は、内燃機関と回転電機とを駆動源とする車両に搭載された車両用制御装置である。車両は、回転電機と、回転電機の駆動に伴って作動する電気機器と、回転電機および電気機器に対して電力を供給し、かつ、外部の電源を用いて充電が可能な蓄電装置と、冷却媒体を用いて電気機器を冷却するための冷却装置とを含む。この車両用制御装置は、冷却媒体の温度を検出するための媒体温度検出部（３８）と、冷却媒体の温度に応じて蓄電装置の放電電力の上限値を決定し、決定された上限値を超えないように蓄電装置の放電電力を制御するための制御部とを備える。制御部は、冷却媒体の温度が第１温度から第２温度まで上昇する場合に、内燃機関を停止させた状態で回転電機の動力を用いて走行する第１の走行状態で車両が走行しているときの冷却媒体の温度の上昇に応じた上限値の減少率が、内燃機関の動力と回転電機の動力とをともに用いて走行する第２の走行状態で車両が走行しているときの冷却媒体の温度の上昇に応じた上限値の減少率よりも大きくなるように上限値を決定する。

　好ましくは、車両用制御装置は、蓄電装置の温度を検出するための蓄電装置温度検出部をさらに含む。制御部は、蓄電装置の温度が予め定められた温度以上であって、かつ、冷却媒体の温度が第１温度以下である場合に、第１の走行状態で車両が走行しているときは、第２の走行状態で車両が走行しているときよりも、蓄電装置の温度に応じた放電電力の上限値を増加させて蓄電装置の放電電力を制御する。

　さらに好ましくは、制御部は、冷却媒体の温度が第２温度よりも大きい場合、第２の走行状態で車両が走行している場合の放電電力の上限値を、第１の走行状態で車両が走行している場合の放電電力の上限値として決定する。

　さらに好ましくは、制御部は、冷却媒体の温度が第１温度から第２温度に上昇する場合に、冷却媒体の温度上昇に対して線形に上限値が減少するように上限値を決定する。

　この発明の他の局面に係る車両用制御方法は、内燃機関と回転電機とを駆動源とする車両に搭載された車両用制御方法でる。車両は、回転電機と、回転電機の駆動に伴って作動する電気機器と、回転電機および電気機器に対して電力を供給し、かつ、外部の電源を用いて充電が可能な蓄電装置と、冷却媒体を用いて電気機器を冷却するための冷却装置とを含む。この車両用制御方法は、冷却媒体の温度を検出するステップと、冷却媒体の温度に応じて蓄電装置の放電電力の上限値を決定し、上限値を決定するステップにて決定された上限値を超えないように蓄電装置の放電電力を制御するステップとを備える。制御するステップは、冷却媒体の温度が第１温度から第２温度まで上昇する場合に、内燃機関を停止させた状態で回転電機の動力を用いて走行する第１の走行状態で車両が走行しているときの冷却媒体の温度の上昇に応じた上限値の減少率が、内燃機関の動力と回転電機の動力とをともに用いて走行する第２の走行状態で車両が走行しているときの冷却媒体の温度の上昇に応じた上限値の減少率よりも大きくなるように上限値を決定する。

　本発明によると、ＥＶ走行時にＨＶ走行時よりも蓄電装置の放電電力の上限値を拡大させて長時間継続してＥＶ走行する場合に、電気機器に含まれる半導体等の部品の劣化の促進を防止することができる。したがって、蓄電装置の放電電力の増加に起因した電動機を作動させるための電気機器の熱による影響の発生を抑制する車両用制御装置および車両用制御方法を提供することができる。

本実施例に係る車両用制御装置が搭載された車両の構成を示す全体構成図である。蓄電装置の温度ＴＢとＥＶ走行時の放電電力の上限値ＷｅｖおよびＨＶ走行時の放電電力の上限値Ｗｈｖの各々との関係を示す図である。本実施例に係る車両用制御装置であるＥＣＵの機能ブロック図である。冷却水の温度ＴｗとＥＶ走行時の放電電力の上限値ＷｅｖおよびＨＶ走行時の放電電力の上限値Ｗｈｖの各々との関係を示す図である。本実施例に係る車両用制御装置であるＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。本実施例に係る車両用制御装置であるＥＣＵの動作を示すタイミングチャートである。

　以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

　図１に示すように、車両１００は、エンジン２と、動力分割機構４と、モータジェネレータ６，１０と、伝達ギヤ８と、駆動軸１２と、車輪１４と、蓄電装置１６と、電力変換器１８，２０と、充電器２２と、充電口２４と、ＥＣＵ（Electronic　Control　Unit）２６と、記憶部２７と、ＥＶ優先スイッチ２８と、冷却システム３０とを含む。車両１００は、エンジン２と、モータジェネレータ１０とを駆動源とするハイブリッド車両である。

　動力分割機構４は、エンジン２、モータジェネレータ６および伝達ギヤ８に結合されてこれらの間で動力を分割する。動力分割機構４として、たとえば、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸は、エンジン２、モータジェネレータ６および伝達ギヤ８の回転軸にそれぞれ接続される。また、モータジェネレータ１０の回転軸は、伝達ギヤ８の回転軸に連結される。すなわち、モータジェネレータ１０と伝達ギヤ８とは、同一の回転軸を有し、その回転軸が動力分割機構４のリングギヤに接続される。

　エンジン２が発生する運動エネルギーは、動力分割機構４によってモータジェネレータ６と伝達ギヤ８とに分配される。すなわち、エンジン２は、駆動軸１２に動力を伝達する伝達ギヤ８を駆動するとともにモータジェネレータ６を駆動する動力源として車両１００に組込まれる。モータジェネレータ６は、エンジン２によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン２の始動を行ない得る電動機として動作するものとして車両１００に組込まれる。また、モータジェネレータ１０は、駆動軸１２に動力を伝達する伝達ギヤ８を駆動する動力源として車両１００に組込まれる。

　蓄電装置１６は、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池である。蓄電装置１６は、電力変換器１８，２０へ電力を供給する。また、蓄電装置１６は、モータジェネレータ６および／または１０の発電時、電力変換器１８および／または２０から電力を受けて充電される。さらに、蓄電装置１６は、充電口２４に接続される図示されない車両外部の電源（以下「外部電源」とも称する。）からの充電時、充電器２２から電力を受けて充電される。なお、蓄電装置１６として、大容量のキャパシタも採用可能であり、モータジェネレータ６，１０による発電電力や外部電源からの電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をモータジェネレータ６，１０へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。なお、蓄電装置１６には、蓄電装置１６の温度ＴＢを検出する蓄電装置温度センサ４０が設けられる。蓄電装置温度センサ４０は、その検出値をＥＣＵ２６に出力する。また、蓄電装置１６の電圧ＶＢおよび蓄電装置１６に入出力される電流ＩＢが図示されないセンサによって検出され、その検出値がＥＣＵ２６へ出力される。

　電力変換器１８は、ＥＣＵ２６からの信号ＰＷＭ１に基づいて、モータジェネレータ６により発電された電力を直流電力に変換して蓄電装置１６へ出力する。電力変換器２０は、ＥＣＵ２６からの信号ＰＷＭ２に基づいて、蓄電装置１６から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ１０へ出力する。なお、電力変換器１８は、エンジン２の始動時、信号ＰＷＭ１に基づいて、蓄電装置１６から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ６へ出力する。また、電力変換器２０は、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時等の回生制動時に、信号ＰＷＭ２に基づいて、モータジェネレータ１０により発電された電力を直流電力に変換して蓄電装置１６へ出力する。

　モータジェネレータ６，１０は、交流電動機であり、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。モータジェネレータ６は、エンジン２により生成された運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電力変換器１８へ出力する。また、モータジェネレータ６は、電力変換器１８から受ける三相交流電力によって駆動力を発生し、エンジン２の始動を行なう。

　モータジェネレータ１０は、電力変換器２０から受ける三相交流電力によって車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータ１０は、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時等の回生制動時に、運動エネルギーや位置エネルギーとして車両に蓄えられた力学的エネルギーを電気エネルギーに変換して電力変換器２０へ出力する。

　エンジン２は、燃料の燃焼による熱エネルギーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギーに変換し、その変換された運動エネルギーを動力分割機構４へ出力する。たとえば、運動子がピストンであり、その運動が往復運動であれば、いわゆるクランク機構を介して往復運動が回転運動に変換され、ピストンの運動エネルギーが動力分割機構４に伝達される。

　充電器２２は、ＥＣＵ２６からの信号ＰＷＭ３に基づいて、充電口２４に与えられる外部電源からの電力を蓄電装置１６の電圧レベルに変換して蓄電装置１６へ出力する。充電口２４は、外部電源から蓄電装置１６へ電力を供給するための外部充電インターフェースである。

　ＥＣＵ２６は、電力変換器１８，２０をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２をそれぞれ電力変換器１８，２０へ出力する。また、ＥＣＵ２６は、充電器２２による蓄電装置１６の充電を要求する信号ＣＨＲＧを受けると、充電器２２を駆動するための信号ＰＷＭ３を生成し、その生成した信号ＰＷＭ３を充電器２２へ出力する。

　さらに、ＥＣＵ２６は、この車両１００の走行モードの切替を制御する。すなわち、ＥＣＵ２６は、エンジン２を停止した状態でモータジェネレータ１０のみを用いての走行を優先させる電動機走行優先モード（以下「ＥＶ（Electric　Vehicle）優先モード」とも称する。）とするか、それともエンジン２を動作させて蓄電装置１６の充電状態（以下「ＳＯＣ（State　of　Charge）」とも称する。）を所定の目標に維持するハイブリッド走行モード（以下「ＨＶ（Hybrid　Vehicle）モード」とも称する。）とするかの切替を制御する。なお、ＳＯＣは、蓄電装置１６の満充電状態に対する蓄電量を０～１００％で表わしたものであり、蓄電装置１６の蓄電残量を示す。

　なお、ＥＶ優先モードにおける「優先」とは、蓄電装置１６のＳＯＣを所定の目標に維持することなく、原則として、エンジン２を停止した状態でモータジェネレータ１０のみを用いて走行することを意味する。すなわち、運転者によりアクセルペダルが大きく踏込まれるとき、エンジン駆動タイプのエアコン動作時やエンジン暖機時などは、例外的にエンジン２の動作が許容される。

　蓄電装置１６のＳＯＣを目標値に維持しないで走行するＥＶ優先モードとは、駆動力的に必要がない限りはエンジン２を始動させず、基本的に蓄電装置１６の充電電力をモータジェネレータ１０で消費して車両を走行させるモードのことである。このＥＶ優先モードの間は、結果的に充電よりも放電の割合の方が相対的に大きくなることが多い。

　また、ＨＶモードは、蓄電装置１６のＳＯＣを所定の目標値に維持するために、エンジン２を動作させてモータジェネレータ６により発電を行なう走行状態を意味し、エンジン２を常時動作させての走行に限定されるものではない。

　また、以下の説明においては、エンジン２を停止した状態でモータジェネレータ１０のみを用いて車両１００が走行することを「ＥＶ走行」といい、エンジン２およびモータジェネレータ１０を用いて車両１００が走行することを「ＨＶ走行」という。したがって、ＥＶ優先モードにおいてもＨＶモードにおいても車両１００の状態に応じてＥＶ走行およびＨＶ走行のうちのいずれか一方が選択されることとなる。

　ＥＣＵ２６は、さらに、ＥＶ優先スイッチ２８から信号ＦＬＧを受ける。この信号ＦＬＧは、利用者によりＥＶ優先スイッチ２８に入力される走行モードの切替要求に応じて変化する。ＥＣＵ２６は、信号ＦＬＧに基づいて利用者によりＥＶ優先モードからＨＶモードへの切替が要求されたと判断した場合、そのときの蓄電装置１６のＳＯＣを記憶部２７へ出力する。ＥＣＵ２６は、信号ＦＬＧ、蓄電装置１６のＳＯＣおよび記憶部２７に記憶されたモード切替要求時のＳＯＣに基づいて走行モードの切替を制御する。

　また、ＥＶ優先スイッチ２８には、走行モードに応じて点灯／消灯が切替わる表示部が設けられている。ＥＣＵ２６は、ＥＶ優先スイッチ２８からの信号ＦＬＧに基づいて、ＥＶ優先スイッチ２８に設けられた表示部の点灯状態を制御するための信号ＤＩＳＰを生成し、その生成した信号ＤＩＳＰをＥＶ優先スイッチ２８へ出力する。また、ＳＯＣのレベルによっては、ＥＶ優先スイッチ２８からの操作入力に応じて直ちに走行モードが切替わらない場合もあるが、このときＥＣＵ２６は、実際の走行モードに応じてではなく、利用者のモード切替要求を示す信号ＦＬＧに応じてＥＶ優先スイッチ２８の表示部の点灯状態を制御する。

　記憶部２７は、ＥＶ優先モードからＨＶモードへの切替が要求されたとＥＣＵ２６により判断されたとき、ＥＣＵ２６から出力されるそのときの蓄電装置１６のＳＯＣを記憶保持する。

　ＥＶ優先スイッチ２８は、走行モードの切替を利用者が要求し、かつ、その要求がシステム側に認知されていることを利用者に報知するためのインターフェース装置である。ＥＶ優先スイッチ２８は、利用者にオン操作されると、ＥＣＵ２６へ出力される信号ＦＬＧを活性化し、利用者にオフ操作されると、信号ＦＬＧを非活性化する。なお、充電器２２による蓄電装置１６の充電終了後は、走行モードがＥＶ優先モードにデフォルト設定され、ＥＶ優先スイッチ２８もオン状態にデフォルト設定される（すなわち、信号ＦＬＧは活性化される。）。

　さらに、ＥＶ優先スイッチ２８は、点灯／消灯を切替可能な表示部を有しており、ＥＣＵ２６からの信号ＤＩＳＰに応じて表示部の表示状態を切替える。具体的には、ＥＶ優先スイッチ２８は、利用者によってオン操作されると（すなわちＥＶ優先モードへの切替要求時）、信号ＤＩＳＰに基づいてランプを点灯し、利用者によってオフ操作されると（すなわちＨＶモードへの切替要求時）、信号ＤＩＳＰに基づいてランプを消灯する。

　冷却システム３０は、電力変換器１８，２０を冷却する。冷却システム３０は、冷却水通路３２と、ウォーターポンプ３４と、ラジエータ３６と、冷却水温度センサ３８とを含む。なお、冷却システム３０は、電力変換器１８，２０に加えて、モータジェネレータ６，１０、エンジン２のうちの少なくともいずれか一つを冷却するようにしてもよい。

　冷却水通路３２の内部には、冷却水等の冷却媒体が流通する。冷却水通路３２は、電力変換器１８，２０に隣接しており、冷却水通路３２の内部を流通する冷却水には、電力変換器１８，２０において生じた熱が伝達される。冷却水通路３２は、ウォーターポンプ３４およびラジエータ３６を経由する循環通路である。ウォーターポンプ３４は、冷却水通路３２の内部の冷却水を冷却水通路３２の経路に沿って循環させる。ラジエータ３６は、外気との熱交換によって、電力変換器１８，２０から伝達した熱によって温度が上昇した冷却水を放熱するための熱交換器である。

　冷却水温度センサ３８は、冷却水通路３２内の冷却水の温度Ｔｗを検出し、検出した冷却水の温度Ｔｗを示す信号をＥＣＵ２６に送信する。なお、ウォーターポンプ３４は、車両１００のシステムが起動するとともに作動してもよいし、電力変換器１８，２０の起動とともに作動するようにしてもよい。

　以上のような構成を有する車両１００において、エンジン２を停止させ、モータジェネレータ１０によるＥＶ走行を長時間継続して実施するためには、大容量の蓄電装置を搭載することに加えて、登坂走行や頻繁な加速等による負荷の増加に対応できる走行パワーを発生させることが必要となる。

　そのため、ＥＣＵ２６は、図２に示すように、たとえば、蓄電装置１６の温度が予め定められた温度ＴＢ（０）以上であって、かつ、冷却水の温度Ｔｗが後述する第１温度Ｔｗ（０）よりも小さいＴ１である場合に、ＥＶ走行しているときは、ＨＶ走行しているときよりも蓄電装置１６の温度ＴＢに応じた放電電力の上限値を増加させて蓄電装置１６の放電電力を制御する。

　すなわち、蓄電装置１６の温度ＴＢが予め定められた値ＴＢ（０）以上となる温度ＴＢ（１）である場合において、温度ＴＢ（１）に応じたＥＶ走行時の蓄電装置１６の放電電力の上限値Ｗｅｖ（＝Ｗ（０））を、温度ＴＢ（１）に応じたＨＶ走行時の蓄電装置１６の放電電力の上限値Ｗｈｖ（＝Ｗ（１））よりも増加させる。これによって、長時間継続してＥＶ走行を実施するために必要な走行パワーを確保することができる。

　なお、図２は、蓄電装置の温度ＴＢとＥＶ走行時の放電電力の上限値ＷｅｖおよびＨＶ走行時の放電電力の上限値Ｗｈｖの各々との関係を示す図である。図２の縦軸は、放電電力の上限値Ｗｏｕｔを示し、図２の横軸は、蓄電装置１６の温度ＴＢを示す。また、第１温度Ｔｗ（０）は、冷却水の温度Ｔｗに応じた蓄電装置１６の放電電力の上限値Ｗｏｕｔの制限のしきい値となる冷却水の温度Ｔｗを示す。

　しかしながら、ＥＶ走行時に必要な走行パワーを得るために、上述のようにＥＶ走行時にＨＶ走行時よりも蓄電装置１６の放電電力の上限値Ｗｏｕｔを拡大させる場合には、ＥＶ走行時の電力変換器２０の発熱量がＨＶ走行時の発熱量よりも増加するため、電力変換器２０に含まれる半導体素子等の部品の劣化が促進する可能性がある。

　また、冷却水の温度Ｔｗに基づいて冷却システム３０が異常であると判定された時点で電力供給の上限値を急激に低下させて制限をする場合には、電力供給の制限が開始された直後から急に、運転者の意図する走行性能を発揮できなくなる場合がある。

　そこで、本実施例においては、ＥＣＵ２６が、冷却水の温度Ｔｗに応じて蓄電装置１６の放電電力の上限値を決定する点に特徴を有する。特に、ＥＣＵ２６は、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）から第２温度Ｔｗ（１）まで上昇する場合に、ＥＶ走行しているときの冷却水の温度Ｔｗの上昇に応じた上限値Ｗｅｖの減少率が、ＨＶ走行しているときの冷却水の温度Ｔｗの上昇に応じた上限値Ｗｈｖの減少率よりも大きくなるように蓄電装置１６の放電電力の上限値Ｗｅｖを決定する。

　図３に、本実施例に係る車両用制御装置であるＥＣＵ２６の機能ブロック図を示す。図３に示すように、ＥＣＵ２６は、温度判定部１０２と、第１制限制御部１０４と、第２制限制御部１０６と、通常制御部１０８とを含む。

　温度判定部１０２は、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）以上であるか否かを判定する。さらに、温度判定部１０２は、冷却水の温度Ｔｗが第２温度Ｔｗ（１）よりも小さいか否かを判定する。

　第１温度Ｔｗ（０）は、後述する第２温度Ｔｗ（１）よりも小さい温度である。第２温度Ｔｗ（１）は、ＨＶ走行時の上限値ＷｈｖをＥＶ走行時の上限値Ｗｅｖとして決定する温度である。第２温度Ｔｗ（１）は、たとえば、冷却装置３０が異常状態であると判定するためのしきい値と同一の温度であってもよいし、あるいは、冷却装置３０が異常状態であると判定するためのしきい値よりも低い温度であってもよい。第１温度Ｔｗ（０）および第２温度Ｔｗ（１）は、たとえば、実験等によって適合すればよい。

　冷却装置３０の異常状態は、たとえば、冷却装置３０の構成部品の故障等によって所定の冷却性能が発揮できない状態や電力変換器の温度上昇によって冷却水の温度Ｔｗが高温となる状態を含む。

　なお、温度判定部１０２は、たとえば、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）以上であると判定された場合に、第１温度判定フラグをオンするようにしてもよい。また、温度判定部１０２は、たとえば、冷却水の温度Ｔｗが第２温度Ｔｗ（１）よりも小さい場合に、第２温度判定フラグをオンするようにしてもよい。

　第１制限制御部１０４は、車両１００のＥＶ走行時において、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）以上であると判定された場合であって、かつ、第２温度Ｔｗ（１）よりも小さい場合に、蓄電装置１６の放電電力を制限する第１制限制御を実行する。

　第１制限制御部１０４は、車両１００のＥＶ走行時に、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）から第２温度Ｔｗ（１）まで上昇する場合に、ＥＶ走行しているときの冷却水の温度Ｔｗの上昇に応じた蓄電装置１６の放電電力の上限値Ｗｅｖの減少率が、ＨＶ走行しているときの冷却水の温度Ｔｗの上昇に応じた蓄電装置１６の放電電力の上限値Ｗｈｖの減少率よりも大きくなるように放電電力の上限値Ｗｅｖを決定して、決定された上限値Ｗｅｖを超えないように蓄電装置１６の放電電力を制御する。

　具体的には、ＥＶ走行時においては、図４に示すように、第１制限制御部１０４は、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）から第２温度Ｔｗ（１）まで上昇する場合に、冷却水の温度Ｔｗの上昇に対して線形に放電電力の上限値をＷ（０）からＷ（１）まで減少させるようにして上限値Ｗｅｖを決定する。

　図４は、蓄電装置１６の温度ＴＢがＴＢ（１）である場合の、冷却水の温度ＴｗとＥＶ走行時の放電電力の上限値ＷｅｖおよびＨＶ走行時の放電電力の上限値Ｗｈｖの各々との関係を示す図である。図４の縦軸は、蓄電装置１６の放電電力の上限値Ｗｏｕｔを示し、図４の横軸は、冷却水の温度Ｔｗを示す。

　冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）から第２温度Ｔｗ（１）まで上昇する場合の冷却水の温度Ｔｗの上昇に対する上限値Ｗｅｖの変化量ΔＷは、たとえば、ΔＷ＝（Ｗ（１）－Ｗ（０））／（Ｔｗ（１）－Ｔｗ（０））の式より算出してもよいし、予め定められた値であってもよい。なお、上限値Ｗｅｖの決定に際しては、図４に示す関係に基づいて作成されたマップ、数式あるいは表等を用いればよい。

　第１制限制御部１０４は、たとえば、蓄電装置１６の温度ＴＢと図２に示した温度ＴＢと上限値Ｗｅｖとの関係とに基づいて上限値を暫定的に決定し、冷却水の温度Ｔｗの実測値と第１温度Ｔｗ（０）との差分にΔＷを乗算した値を加算して最終的な上限値Ｗｅｖを決定するようにしてもよい。

　一方、ＨＶ走行時においては、図４に示すように、蓄電装置１６の温度ＴＢが変化しない限り、冷却水の温度Ｔｗの変化に関わらず、上限値Ｗ（０）が放電電力の上限値Ｗｈｖとして決定される。なお、ＨＶ走行時であっても冷却水の温度Ｔｗの変化に応じて上限値Ｗｈｖを変えても良い。この場合は、上限値Ｗｅｖの減少率＞上限値Ｗｈｖの減少率となるように制御が行なわれる。

　なお、本実施例においては、第１制限制御部１０４は、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）から第２温度Ｔｗ（１）まで上昇する場合に制御を実行するが、第１制限制御部１０４は、たとえば、第１温度判定フラグおよび第２判定フラグのいずれもがオンされた場合に、第１制限制御を実行するようにすればよい。

　本実施例においては、第１制限制御部１０４は、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）から第２温度Ｔｗ（１）まで上昇する場合に、冷却水の温度Ｔｗの上昇に対して放電電力の上限値を単調減少させることができればよく、特に、Ｗ（０）からＷ（１）まで線形に減少させることに限定されるものではない。たとえば、第１制限制御部１０４は、Ｗ（０）よりも小さく、かつ、Ｗ（１）よりも大きいＷ（２）から、Ｗ（１）と異なり、かつ、Ｗ（２）よりも小さいＷ（３）まで冷却水の温度Ｔｗの上昇に対して放電電力の上限値を線形に減少または単調減少させるようにして上限値Ｗｅｖを決定するようにしてもよい。

　さらに、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）から第２温度Ｔｗ（１）まで上昇する場合に、冷却水の温度Ｔｗの上昇に対して上限値Ｗｅｖを線形に減少させることに限定されるものではなく、たとえば、階段状に減少させてもよいし、非線形に減少させてもよい。

　第２制限制御部１０６は、車両１００のＥＶ走行時において、冷却水の温度Ｔｗが第２温度Ｔｗ（１）以上である場合に、蓄電装置１６の放電電力を制限する第２制限制御を実行する。第２制限制御部１０６は、たとえば、第１温度判定フラグがオンであって、かつ、第２温度判定フラグがオフである場合に、第２制限制御を実行するようにすればよい。

　第２制限制御部１０６は、車両１００のＥＶ走行時において、冷却水の温度Ｔｗが第２温度Ｔｗ（１）以上である場合に、ＨＶ走行時の放電電力の上限値ＷｈｖをＥＶ走行時の放電電力の上限値Ｗｅｖとして決定して、決定された上限値Ｗｅｖを超えないように蓄電装置１６の放電電力を制御する。

　なお、本実施例においては、第２制限制御部１０６は、冷却水の温度Ｔｗが第２温度Ｔｗ（１）以上である場合、蓄電装置１６の温度ＴＢに応じて変化する上限値Ｗｈｖと同一の値であるとして説明するが、蓄電装置１６の温度ＴＢに関わらず、一定の上限値を上限値Ｗｅｖとして決定するようにしてもよい。

　通常制御部１０８は、車両１００のＥＶ走行時において、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）よりも小さいと判定された場合に、蓄電装置１６の放電電力について通常制御を実行する。通常制御部１０８は、たとえば、第１温度判定フラグおよび第２温度判定フラグのいずれもがオフである場合に、蓄電装置１６の放電電力について通常制御を行なうようにすればよい。

　すなわち、通常制御部１０８は、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）よりも小さいと判定された場合に、図２に示した蓄電装置１６の温度ＴＢと放電電力の上限値Ｗｅｖとの関係に基づいて上限値Ｗｅｖを決定して、決定された上限値Ｗｅｖを超えないように蓄電装置１６の放電電力を制御する。

　本実施例において、温度判定部１０２と、第１制限制御部１０４と、第２制限制御部１０６と、通常制御部１０８とは、いずれもＥＣＵ２６のＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両１００に搭載される。

　図５を参照して、本実施例に係る車両用制御装置であるＥＣＵ２６で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、ＥＶ走行時にＥＣＵ２６によって実行される。ＥＣＵ２６は、車両１００の状態（たとえば、車速、エンジン回転数等）に基づいてＥＶ走行時であるか否かを判定すればよい。

　ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ２６は、冷却システム３０の冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）以上であるか否かを判定する。冷却システム３０の冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）以上であると判定された場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１０８に移される。

　Ｓ１０２にて、ＥＣＵ２６は、冷却水の温度Ｔｗが第２温度Ｔｗ（１）よりも小さいか否かを判定する。冷却水の温度Ｔｗが第２温度Ｔｗ（１）よりも小さい場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１０６に移される。

　Ｓ１０４にて、ＥＣＵ２６は、第１制限制御を実行する。Ｓ１０６にて、ＥＣＵ２５６は、第２制限制御を実行する。Ｓ１０８にて、ＥＣＵ２６は、通常制御を実行する。なお、第１制限制御、第２制限制御および通常制御については、上述した通りであるため、その詳細な説明は繰返さない。

　以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施例に係る車両用制御装置であるＥＣＵ２６の動作について図６を用いて説明する。なお、説明の便宜上、蓄電装置１６の温度ＴＢは、ＴＢ（１）であるとする。

　たとえば、ＥＶ走行モードが選択された状態で車両１００が走行している場合を想定する。ＳＯＣがＥＶ走行が可能なしきい値以上であることによって、車両１００がＥＶ走行の継続が可能であるとＥＣＵ２６において判定された場合、ＥＣＵ２６は、エンジン２を停止させた状態で、モータジェネレータ１０を用いて車両１００をＥＶ走行させる。

　時間Ｔ（０）になるまでは、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）よりも小さいため（Ｓ１００にてＮＯ）、ＥＣＵ２６は、通常制御を実行する（Ｓ１０８）。

　すなわち、ＥＣＵ２６は、図２に示した蓄電装置１６の温度ＴＢと上限値Ｗｅｖとの関係に基づいて蓄電装置１６の放電電力の上限値Ｗ（０）を決定する。そのため、ＥＣＵ２６は、上限値Ｗ（０）を超えないように蓄電装置１６の放電電力を制御する。

　一方、車両１００が登坂走行を継続したり、あるいは、加速を頻繁に繰返したりするなどして電力変換器２０に流れる電流量が増加した場合に、電力変換器２０の発熱量は増加する。電力変換器２０の発熱量の増加とともに、電力変換器２０の温度が上昇するため、冷却水の温度Ｔｗも上昇していく。

　時間Ｔ（０）にて、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）以上となった場合であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、かつ、第２温度Ｔｗ（１）よりも小さい場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２６は、第１制限制御を実行する（Ｓ１０４）。

　すなわち、ＥＣＵ２６は、時間Ｔ（０）から時間Ｔ（１）までの間、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）から第２温度Ｔｗ（１）まで上昇する場合に、冷却水の温度Ｔｗの上昇に比例して上限値が減少するように上限値Ｗｅｖを決定する。ＥＣＵ２６は、決定された上限値Ｗｅｖを超えないように蓄電装置１６の放電電力を制御する。

　時間Ｔ（１）にて、冷却水の温度Ｔｗが第２温度Ｔｗ（１）以上となる場合（Ｓ１０２にてＮＯ）には、ＥＣＵ２６は、第２制限制御を実行する（Ｓ１０６）。

　すなわち、ＥＣＵ２６は、図３に示す蓄電装置１６の温度ＴＢと上限値Ｗｈｖとの関係に基づいて蓄電装置１６の放電電力の上限値ＷｈｖであるＷ（１）を上限値Ｗｅｖとして決定する。ＥＣＵ２６は、上限値Ｗ（１）を超えないように蓄電装置１６の放電電力を制御する。

　本実施例において、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）から第２温度Ｔｗ（１）まで上昇する場合には、冷却水の温度Ｔｗの上昇に対して上限値Ｗｅｖは線形で減少する。そのため、冷却水の温度Ｔｗがたとえば、第２温度Ｔｗ（１）以上になった直後に蓄電装置１６の放電電力の上限値Ｗ（０）をＷ（１）までステップ的に低下させた場合に比べて、蓄電装置１６の放電電力は緩やかに制限されることとなる。

　さらに、本実施例においては、ＥＶ走行時に冷却水の温度Ｔｗが冷却装置３０が異常状態であることを示す第２温度Ｔｗ（１）以上となる場合には、ＥＶ走行時の上限値ＷｅｖをＨＶ走行時の上限値Ｗｈｖとすることによって、ＥＶ走行を長時間継続して実施することに起因した電力変換器２０に含まれる部品に対して熱による影響の発生が回避される。

　以上のようにして、本実施例に係る車両用制御装置によると、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）から第２温度Ｔｗ（１）まで上昇した場合に、ＥＶ走行しているときの冷却水の温度Ｔｗの上昇に応じた放電電力の上限値Ｗｅｖの減少率が、ＨＶ走行しているときの冷却水の温度Ｔｗの上昇に応じた放電電力の上限値Ｗｈｖの減少率よりも大きくなるように上限値Ｗｅｖが決定される。これにより、ＥＶ走行時にＨＶ走行時よりも蓄電装置の放電電力の上限値Ｗｏｕｔを拡大させて長時間継続してＥＶ走行をする場合に、電力変換器に含まれる半導体等の部品の劣化の促進を防止することができる。したがって、蓄電装置の放電電力の増加に起因した電動機を作動させるための電気機器の熱による影響の発生を抑制する車両用制御装置および車両用制御方法を提供することができる。

　さらに、冷却水の温度Ｔｗが第１温度Ｔｗ（０）から第２温度Ｔｗ（１）に上昇する場合に、冷却水の温度Ｔｗの上昇に対して線形に上限値Ｗｅｖが減少するように上限値を決定することによって、冷却水の温度Ｔｗに応じた蓄電装置の放電電力の上限値Ｗｅｖの減少の程度を緩やかにすることができる。したがって、内燃機関を停止させた状態で、回転電機により車両が走行する場合に、電気機器の冷却水の温度に応じた電力供給の制限を緩やかにする車両用制御装置および車両用制御方法を提供することができる。

　今回開示された実施例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請求の範囲によって示され、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。

　２　エンジン、４　動力分割機構、６，１０　モータジェネレータ、８　伝達ギヤ、１０　モータジェネレータ、１２　駆動軸、１４　車輪、１６　蓄電装置、１８，２０　電力変換器、２２　充電器、２４　充電口、２７　記憶部、２８　ＥＶ優先スイッチ、３０　冷却システム、３２　冷却水通路、３４　ウォーターポンプ、３６　ラジエータ、３８　冷却水温度センサ、４０　蓄電装置温度センサ、１００　車両、１０２　温度判定部、１０４　第１制限制御部、１０６　第２制限制御部、１０８　通常制御部。

Claims

　内燃機関（２）と回転電機（１０）とを駆動源とする車両（１００）に搭載された車両用制御装置であって、前記車両（１００）は、前記回転電機（１０）と、前記回転電機（１０）の駆動に伴って作動する電気機器（２０）と、前記回転電機（１０）および前記電気機器（２０）に対して電力を供給し、かつ、外部の電源を用いて充電が可能な蓄電装置（１６）と、冷却媒体を用いて前記電気機器（２０）を冷却するための冷却装置（３０）とを含み、
　前記車両用制御装置は、
　前記冷却媒体の温度を検出するための媒体温度検出部（３８）と、
　前記冷却媒体の温度に応じて前記蓄電装置（１６）の放電電力の上限値を決定し、決定された前記上限値を超えないように前記蓄電装置（１６）の放電電力を制御するための制御部（２６）とを備え、
　前記制御部（２６）は、前記冷却媒体の温度が第１温度から第２温度まで上昇する場合に、前記内燃機関（２）を停止させた状態で前記回転電機（１０）の動力を用いて走行する第１の走行状態で前記車両（１００）が走行しているときの前記冷却媒体の温度の上昇に応じた前記上限値の減少率が、前記内燃機関（２）の動力と前記回転電機（１０）の動力とをともに用いて走行する第２の走行状態で前記車両（１００）が走行しているときの前記冷却媒体の温度の上昇に応じた前記上限値の減少率よりも大きくなるように前記上限値を決定する、車両用制御装置。
　前記車両用制御装置は、前記蓄電装置（１６）の温度を検出するための蓄電装置温度検出部（４０）をさらに含み、
　前記制御部（２６）は、前記蓄電装置（１６）の温度が予め定められた温度以上であって、かつ、前記冷却媒体の温度が前記第１温度以下である場合に、前記第１の走行状態で前記車両（１００）が走行しているときは、前記第２の走行状態で前記車両（１００）が走行しているときよりも、前記蓄電装置の温度に応じた前記放電電力の上限値を増加させて前記蓄電装置（１６）の放電電力を制御する、請求の範囲第１項に記載の車両用制御装置。
　前記制御部（２６）は、前記冷却媒体の温度が前記第２温度よりも大きい場合、前記第２の走行状態で前記車両（１００）が走行している場合の前記放電電力の上限値を、前記第１の走行状態で前記車両（１００）が走行している場合の前記放電電力の上限値として決定する、請求の範囲第１項に記載の車両用制御装置。
　前記制御部（２６）は、前記冷却媒体の温度が前記第１温度から前記第２温度に上昇する場合に、前記冷却媒体の温度上昇に対して線形に前記上限値が減少するように前記上限値を決定する、請求の範囲第１項～第３項のいずれかに記載の車両用制御装置。
　内燃機関（２）と回転電機（１０）とを駆動源とする車両（１００）に搭載された車両用制御方法であって、前記車両（１００）は、前記回転電機（１０）と、前記回転電機（１０）の駆動に伴って作動する電気機器（２０）と、前記回転電機（１０）および前記電気機器（２０）に対して電力を供給し、かつ、外部の電源を用いて充電が可能な蓄電装置（１６）と、冷却媒体を用いて前記電気機器（２０）を冷却するための冷却装置（３０）とを含み、
　前記車両用制御方法は、
　前記冷却媒体の温度を検出するステップと、
　前記冷却媒体の温度に応じて前記蓄電装置（１６）の放電電力の上限値を決定し、前記上限値を決定するステップにて決定された前記上限値を超えないように前記蓄電装置（１６）の放電電力を制御するステップとを備える、
　前記制御するステップは、前記冷却媒体の温度が第１温度から第２温度まで上昇する場合に、前記内燃機関（２）を停止させた状態で前記回転電機（１０）の動力を用いて走行する第１の走行状態で前記車両（１００）が走行しているときの前記冷却媒体の温度の上昇に応じた前記上限値の減少率が、前記内燃機関（２）の動力と前記回転電機（１０）の動力とをともに用いて走行する第２の走行状態で前記車両（１００）が走行しているときの前記冷却媒体の温度の上昇に応じた前記上限値の減少率よりも大きくなるように前記上限値を決定する、車両用制御方法。