駆動装置
【課題】インバータが低温状態で素子の耐圧が低下している場合であっても素子耐圧を超える電圧が作用するのを抑制する。
【解決手段】電池温度Ｔｂが閾値Ｔ１未満かインバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満かのいずれか又は両方が成立しているときには（Ｓ１１０，Ｓ１２０）、電池温度Ｔｂに基づいて第１の仮基本値Ｗｂｔｍｐ１を設定すると共に（Ｓ１６０）インバータ冷却水温Ｔｉｎｖに基づいて第２の仮基本値Ｗｂｔｍｐ２を設定し（Ｓ１７０）、二つの仮基本値Ｗｂｔｍｐ１，Ｗｂｔｍｐ２のうち小さい方に基づいてバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを設定する（Ｓ１８０，Ｓ１４０，Ｓ１５０）。これにより、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満であっても、サージ電圧により高電圧系電力ラインに素子耐圧を超える電圧が作用するのを抑制することができる。
【解決手段】電池温度Ｔｂが閾値Ｔ１未満かインバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満かのいずれか又は両方が成立しているときには（Ｓ１１０，Ｓ１２０）、電池温度Ｔｂに基づいて第１の仮基本値Ｗｂｔｍｐ１を設定すると共に（Ｓ１６０）インバータ冷却水温Ｔｉｎｖに基づいて第２の仮基本値Ｗｂｔｍｐ２を設定し（Ｓ１７０）、二つの仮基本値Ｗｂｔｍｐ１，Ｗｂｔｍｐ２のうち小さい方に基づいてバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを設定する（Ｓ１８０，Ｓ１４０，Ｓ１５０）。これにより、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満であっても、サージ電圧により高電圧系電力ラインに素子耐圧を超える電圧が作用するのを抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流負荷と、該交流負荷を駆動するインバータと、バッテリと、該バッテリの電力を昇圧して前記インバータに供給する昇圧コンバータと、前記バッテリの出力制限を設定すると共に該設定した出力制限の範囲内で前記交流負荷が駆動されるよう前記インバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の駆動装置としては、エンジンと、エンジンによって駆動される発電機と、走行のための動力を出力する電動機と、スイッチング素子のスイッチングにより発電機および電動機を駆動するインバータと、発電機および電動機と電力をやり取りする二次電池（リチウムイオン電池）とを備えるハイブリッド自動車に搭載されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、電池温度に基づいて充放電電力の制限値である入出力制限を設定し、設定した入出力制限の範囲内でエンジンや発電機，電動機を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２５２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した駆動装置に二次電池の電力を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータが付加された装置では、昇圧コンバータの制御に伴ってサージ電圧が発生する。インバータの低温時には、スイッチング素子の耐圧が低下するため、サージ電圧が発生すると、一時的にスイッチング素子に耐圧を超える電圧が作用する場合が生じる。スイッチング素子を保護するために、インバータの低温時にはスイッチング速度を低下させることも考えられるが、ノイズが増大するなどの不都合が生じる。
【０００５】
本発明の駆動装置は、インバータが低温状態であってもスイッチング素子に耐圧を超える電圧が作用しないようにすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の駆動装置は、
交流負荷と、該交流負荷を駆動するインバータと、バッテリと、該バッテリの電力を昇圧して前記インバータに供給する昇圧コンバータと、前記バッテリの出力制限を設定すると共に該設定した出力制限の範囲内で前記交流負荷が駆動されるよう前記インバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置において、
前記制御手段は、前記バッテリの温度が第１の閾値未満か前記インバータを冷却する冷却媒体の温度が第２の閾値未満かのいずれか又は両方が成立するときには、前記バッテリの温度に基づいて第１の仮出力制限を設定すると共に前記冷却媒体の温度に基づいて第２の仮出力制限を設定し、両仮出力制限のうち小さい方に基づいて前記出力制限を設定する手段である
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の駆動装置では、バッテリの温度が第１の閾値未満かインバータを冷却する冷却媒体の温度が第２の閾値未満かのいずれか又は両方が成立するときには、バッテリの温度に基づいて第１の仮出力制限を設定すると共に冷却媒体の温度に基づいて第１の仮出力制限を設定し、両仮出力制限のうち小さい方に基づいて出力制限を設定する。こうして設定した出力制限の範囲内で交流負荷が駆動されるようインバータを制御することにより、インバータが低温状態であってもインバータの耐圧を超える電圧が作用しないようにすることができる。
【０００９】
こうした本発明の駆動装置において、バッテリの温度が低いほど小さくなる傾向に前記第１の仮出力制限を設定するものとすることもできるし、インバータの冷却媒体の温度が低いほど小さくなる傾向に前記第２の仮出力制限を設定するものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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。
【図２】昇圧コンバータ５６の構成の概略を示す構成図である。
【図３】高電圧系電圧ＶＨとモータトルクＴｍ１と回転数Ｎｍ１との関係を説明する説明図である。
【図４】高電圧系電圧ＶＨが高電圧の状態から低電圧の状態に変化した際のプラネタリギヤ３０の各回転要素のトルクおよび回転数の力学的な関係を示す共線図である。
【図５】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。
【図６】蓄電割合ＳＯＣと補正係数ｋとの関係の一例を示すマップである。
【図７】電池温度Ｔｂと第１の仮基本値Ｗｂｔｍｐ１との関係の一例を示すマップである。
【図８】インバータ水温Ｔｉｎｖと第２の仮基本値Ｗｂｔｍｐ２との関係の一例を示すマップである。
【図９】バッテリ電流とサージ電圧との関係を説明する説明図である。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】変形例の自動車４２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【実施例】
【００１２】
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、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３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８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の図示しないスイッチング素子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に接続された電力ライン（以下、「高電圧系電力ライン」という。）５４ａとバッテリ５０にシステムメインリレー５５を介して接続された電力ライン（以下、「低電圧系電力ライン」という。）５４ｂとに接続され低電圧系電力ライン５４ｂの電力を昇圧して高電圧系電力ライン５４ａに供給する昇圧コンバータ５６と、モータＭＧ１，ＭＧ２やインバータ４１，４２，昇圧コンバータ５６を冷却水の循環により冷却する冷却装置６０と、車両の駆動系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。
【００１３】
昇圧コンバータ５６は、図２に示すように、２つのトランジスタＴ１，Ｔ２とトランジスタＴ１，Ｔ２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ１，Ｄ２とリアクトルＬとにより構成されている。２つのトランジスタＴ１，Ｔ２は、それぞれインバータ４１，４２の正極母線と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と負極母線とにはそれぞれシステムメインリレー５５を介してバッテリ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Ｔ１，Ｔ２をオンオフ制御することによりバッテリ５０の直流電力をその電圧を昇圧してインバータ４１，４２に供給したりインバータ４１，４２の正極母線と負極母線とに作用している直流電圧を降圧してバッテリ５０を充電したりすることができる。なお、高電圧系電力ライン５４ａおよび低電圧系電力ライン５４ｂの正極母線と負極母線には、それぞれ平滑用のコンデンサ５７ａ，５７ｂが接続されている。
【００１４】
冷却装置６０は、図１に示すように、熱交換器としてのラジエータ６２と、ラジエータ６２とモータＭＧ１，ＭＧ２とインバータ４１，４２と昇圧コンバータ５６とに接続された循環管路６４と、循環管路６４内の冷却水を循環させるウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）６６と、を備える。この冷却装置６０では、ウォーターポンプ６６を駆動して循環管路６４内の冷却水を循環させることにより、冷却水との熱交換によりモータＭＧ１，ＭＧ２とインバータ４１，４２と昇圧コンバータ５６とを冷却する。また、冷却装置６０は、図示しないが、ラジエータ６２を流れる冷却水を送風された空気との熱交換により冷却する冷却ファンを備える。
【００１５】
モータＥＵＣ４０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からの信号や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Ｉｖ，Ｉｗなどが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御は、高電圧系電圧ＶＨに基づいて決定される動作領域（トルク，回転数）の範囲内で行なわれる。図３にモータＭＧ１の動作領域の一例を示す。モータＭＧ１の動作領域は、図示するように、高電圧系電圧ＶＨが低くなるほど、回転数Ｎｍ１が低くなり、出力（パワー）の絶対値が小さくなるように定められている。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からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。
【００１６】
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電圧センサ５１ａからの端子間電圧Ｖｂ，バッテリ５０の出力端子に接続された電流センサ５１ｂからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度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５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電量の全容量（蓄電容量）に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。
【００１７】
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、パワースイッチ８０からのプッシュ信号やシフトレバー８１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８３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８５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，循環管路６４に取り付けられた温度センサ６８からの冷却水温（インバータ冷却水温Ｔｉｎｖ）などが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、システムメインリレー５５への駆動信号やウォーターポンプ６６への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。このハイブリッド用電子制御ユニット７０では、システム停止中にブレーキオンの状態でパワースイッチ８０からプッシュ信号を入力したときにシステムメインリレー５５をオンとし、システムメインリレー５５をオンしている状態でパワースイッチ８０からプッシュ信号を入力したときにシステムメインリレー５５をオフとする。システムメインリレー５５がオンされると、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２，ハイブリッド用電子制御ユニット７０などの各ＥＣＵに給電が開始されシステム起動される。
【００１８】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、基本的には、ハイブリッド用電子制御ユニット７０によって実行される以下に説明する駆動制御によって走行する。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジン２２を運転しながら走行するときには、まず、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とに応じて走行のために駆動軸３２に要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、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。次に、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいてバッテリ５０を充放電するための充放電要求パワーＰｂ＊と走行用パワーＰｄｒｖと損失Ｌｏｓｓとの和としてエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊を計算すると共にエンジン２２を効率よく運転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）と計算した要求パワーＰｅ＊とを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と車速Ｖとプラネタリギヤ３０のギヤ比とに基づいてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定し、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が目標回転数Ｎｍ１＊となるようにす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＊から減じたトルクをバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する。ここで、目標回転数Ｎｍ１＊（エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊）とトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊は、前述したように、動作領域（図３参照）の範囲内で設定されるため、高電圧系電圧ＶＨが低電圧の状態にあると、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊（エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊）が低下し、エンジン２２から出力されるパワーが制限される。この状態におけるプラネタリギヤ３０の各回転要素のトルクおよび回転数の力学的な関係を図４に示す。こうして設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。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の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令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のスイッチング素子をスイッチング制御する。以下、こうした走行をハイブリッド走行という。このハイブリッド走行の際には、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とに基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するのに必要な電圧を求めて目標電圧指令ＶＨ＊を設定し、高電圧系電圧ＶＨが設定した目標電圧指令ＶＨ＊となるよう昇圧コンバータ６０の２つのトランジスタＴ１，Ｔ２をスイッチング制御する。
【００１９】
また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジン２２の運転を停止した状態で走行するときには、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに応じて駆動軸３２に要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に要求トルクＴｒ＊を設定する。そして、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。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のスイッチング素子をスイッチング制御する。以下、こうした走行を電動走行という。この電動走行の際には、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とに基づいてモータＭＧ２を駆動するのに必要な電圧を求めて目標電圧指令ＶＨ＊を設定し、高電圧系電圧ＶＨが設定した目標電圧指令ＶＨ＊となるよう昇圧コンバータ６０の２つのトランジスタＴ１，Ｔ２をスイッチング制御する。
【００２０】
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を設定する処理について説明する。図５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。
【００２１】
出力制限設定処理ルーチンが実行されると、バッテリＥＣＵ５２のＣＰＵは、まず、温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂやインバータ冷却水温Ｔｉｎｖ，バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣなどの制御に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖは、温度センサ６８により検出されたものをハイブリッド用電子制御ユニット７０から通信を介して入力するものとした。また、蓄電割合ＳＯＣは、電流センサ５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて演算したものを入力するものとした。
【００２２】
こうしてデータを入力すると、入力した電池温度Ｔｂが閾値Ｔ１未満であるか否か（ステップＳ１１０）、入力したインバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満であるか否か（ステップＳ１２０）をそれぞれ判定する。ここで、閾値Ｔ１は、バッテリ５０の適正温度範囲よりも低温寄りの温度であり、例えば２０℃や２５℃などのように定められる。また、閾値Ｔ２は、インバータ４１，４２のスイッチング素子の耐圧が低下する温度であり、例えば０℃や５℃などのように定められる。電池温度Ｔｂが閾値Ｔ１以上で且つインバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２以上と判定されたときには、バッテリ５０は適正温度であり且つインバータ４１，４２の素子耐圧も低下していないと判断して、所定値Ｗｂ１をバッテリ５０の出力制限の基本値Ｗｂに設定し（ステップＳ１３０）、入力した蓄電割合ＳＯＣに基づいて補正係数ｋを設定し（ステップＳ１４０）、基本値Ｗｂに補正係数ｋを乗じたものをバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。ここで、所定値Ｗｂ１は、適正温度におけるバッテリ５０の定格値である。また、補正係数ｋは、蓄電割合ＳＯＣと補正係数ｋとの関係を予め求めてマップとしてＲＯＭに記憶しておき、蓄電割合ＳＯＣが与えられるとマップから対応する補正係数ｋを導出するものとした。このマップの一例を図６に示す。補正係数ｋは、図示するように、蓄電割合ＳＯＣが所定割合Ｓｒｅｆ（例えば、４０％など）以上のときには１．０であり、蓄電割合ＳＯＣが所定割合Ｓｒｅｆ未満のときには蓄電割合ＳＯＣが低いほど小さくなるよう設定される。
【００２３】
一方、ステップＳ１１０で電池温度Ｔｂが閾値Ｔ１未満と判定されたり、ステップＳ１２０でインバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満と判定されると、電池温度Ｔｂに基づいて出力制限の基本値の仮の値である仮基本値Ｗｂｔｍｐ１を設定すると共に（ステップＳ１６０）、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖに基づいて仮基本値Ｗｂｔｍｐ２を設定する（ステップＳ１７０）。ここで、仮基本値Ｗｂｔｍｐ１は、実施例では、電池温度Ｔｂと仮基本値Ｗｂｔｍｐ１との関係を予め求めてマップとしてＲＯＭに記憶しておき、電池温度Ｔｂが与えられるとマップから対応する仮基本値Ｗｂｔｍｐ１を導出するものとした。このマップの一例を図７に示す。仮基本値Ｗｂｔｍｐ１は、図示するように、電池温度Ｔｂが閾値Ｔ１以上のときには上述した所定値Ｗｂ１となり、電池温度Ｔが閾値Ｔ１未満のときには、低温になるほど小さくなるよう設定される。また、仮基本値Ｗｂｔｍｐ２は、実施例では、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖと仮基本値Ｗｂｔｍｐ２との関係を予め求めてマップとしてＲＯＭに記憶しておき、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが与えられるとマップから対応する仮基本値Ｗｂｔｍｐ２を導出するものとした。このマップの一例を図８に示す。仮基本値Ｗｂｔｍｐ２は、図示するように、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２以上のときには上述した所定値Ｗｂ１となり、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満のときには、低温になるほど小さくなるよう設定される。そして、設定した二つの仮基本値Ｗｂｔｍｐ１，Ｗｂｔｍｐ２のうち小さい方をバッテリ５０の出力制限の基本値Ｗｂに設定し（ステップＳ１８０）、入力した蓄電割合ＳＯＣに基づいて補正係数ｋを設定し（ステップＳ１４０）、基本値Ｗｂに補正係数ｋを乗じたものをバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。
【００２４】
いま、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満の状態でインバータ４１，４２と昇圧コンバータ５６とを制御する場合を考える。この場合、インバータ４１，４２のスイッチング素子の耐圧（素子耐圧）が低下するため、昇圧コンバータ５６を制御する際にサージ電圧が発生すると、高電圧系電力ライン５４ａに作用する電圧が一時的に素子耐圧を超える場合がある。これに対して、高電圧系電圧ＶＨが低電圧の状態となるよう昇圧コンバータ５６を制御すれば、サージ電圧は低くなるから、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満であっても高電圧系電力ライン５４ａに素子耐圧を超える電圧は作用しない。しかしながら、高電圧系電圧ＶＨを低電圧の状態とすると、前述したように、エンジン２２から出力されるパワーが制限されるため、走行用パワーＰｄｒｖに十分に対応できない場合がある。実施例では、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満のときには、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが低いほどバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを小さくし、バッテリ５０を流れる電流（充放電電流Ｉｂ）を小さくする。サージ電圧は図９に示すように充放電電流Ｉｂに比例するから、出力制限Ｗｏｕｔを小さくすることにより、サージ電圧を低くし、高電圧系電力ライン５４ａに作用する電圧が素子耐圧を超えないようにすることができる。この際、出力制限Ｗｏｕｔを小さくするため、バッテリ５０の放電は制限されるものの、エンジン２２から出力されるパワーは制限されないから、走行用パワーＰｄｒｖに十分に対応することができる。
【００２５】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、電池温度Ｔｂが閾値Ｔ１未満かインバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満かのいずれか又は両方が成立しているときには、電池温度Ｔｂに基づいて第１の仮基本値Ｗｂｔｍｐ１を設定すると共にインバータ冷却水温Ｔｉｎｖに基づいて第２の仮基本値Ｗｂｔｍｐ２を設定し、二つの仮基本値Ｗｂｔｍｐ１，Ｗｂｔｍｐ２のうち小さい方に基づいてバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを設定するから、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満であっても、サージ電圧により高電圧系電力ライン５４ａに素子耐圧を超える電圧が作用するのを抑制することができる。この際、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが低いほど出力制限Ｗｏｕｔが小さくなるから、バッテリ５０の放電は制限されるものの、エンジン２２から出力されるパワーは制限されないから、走行用パワーＰｄｒｖに十分に対応することができる。
【００２６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２からの動力を駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３２に出力するものとしたが、図１０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からの動力を駆動軸３２が接続された車軸（駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された車軸）とは異なる車軸（図１０における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。
【００２７】
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３９ａ，３９ｂ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１１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３９ａ，３９ｂ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１２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３９ａ，３９ｂ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３９ａ，３９ｂに接続された車軸とは異なる車軸（図１２における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。
【００２８】
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１３の変形例の自動車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。
【００２９】
実施例では、本発明のハイブリッド自動車２０に適用して説明したが、これに限られず、駆動装置の形態としてもよいし、駆動装置の制御方法の形態としてもよい。
【００３０】
実施例では、本発明を、交流負荷としてモータＭＧ１，ＭＧ２をインバータ４１，４２により駆動するものに適用するものとしたが、例えば、空気調和装置のコンプレッサをインバータにより駆動するなど、交流負荷をインバータにより駆動するものであれば如何なるものに適用するものとしてもよい。
【００３１】
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ＭＧ１，ＭＧ２が「交流負荷」に相当し、インバータ４１，４２が「インバータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、昇圧コンバータ５６が「昇圧コンバータ」に相当し、図５の出力制限設定処理ルーチンを実行するバッテリＥＣＵ５２と、要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３２に出力されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊とを設定して対応するＥＣＵに送信するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいてエンジン２２を運転制御するエンジンＥＣＵ２４と、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてインバータ４１，４２をスイッチング制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、自動車産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
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、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、３９ｃ，３９ｄ 車輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ 高電圧系電力ライン、５４ｂ 低電圧系電力ライン、５５ システムメインリレー、５６ 昇圧コンバータ、６０ 冷却装置、６２ ラジエータ、６４ 循環管路、６６ ウォーターポンプ、６８ 温度センサ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ パワースイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、４２０ 自動車、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流負荷と、該交流負荷を駆動するインバータと、バッテリと、該バッテリの電力を昇圧して前記インバータに供給する昇圧コンバータと、前記バッテリの出力制限を設定すると共に該設定した出力制限の範囲内で前記交流負荷が駆動されるよう前記インバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の駆動装置としては、エンジンと、エンジンによって駆動される発電機と、走行のための動力を出力する電動機と、スイッチング素子のスイッチングにより発電機および電動機を駆動するインバータと、発電機および電動機と電力をやり取りする二次電池（リチウムイオン電池）とを備えるハイブリッド自動車に搭載されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、電池温度に基づいて充放電電力の制限値である入出力制限を設定し、設定した入出力制限の範囲内でエンジンや発電機，電動機を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２５２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した駆動装置に二次電池の電力を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータが付加された装置では、昇圧コンバータの制御に伴ってサージ電圧が発生する。インバータの低温時には、スイッチング素子の耐圧が低下するため、サージ電圧が発生すると、一時的にスイッチング素子に耐圧を超える電圧が作用する場合が生じる。スイッチング素子を保護するために、インバータの低温時にはスイッチング速度を低下させることも考えられるが、ノイズが増大するなどの不都合が生じる。
【０００５】
本発明の駆動装置は、インバータが低温状態であってもスイッチング素子に耐圧を超える電圧が作用しないようにすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の駆動装置は、
交流負荷と、該交流負荷を駆動するインバータと、バッテリと、該バッテリの電力を昇圧して前記インバータに供給する昇圧コンバータと、前記バッテリの出力制限を設定すると共に該設定した出力制限の範囲内で前記交流負荷が駆動されるよう前記インバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置において、
前記制御手段は、前記バッテリの温度が第１の閾値未満か前記インバータを冷却する冷却媒体の温度が第２の閾値未満かのいずれか又は両方が成立するときには、前記バッテリの温度に基づいて第１の仮出力制限を設定すると共に前記冷却媒体の温度に基づいて第２の仮出力制限を設定し、両仮出力制限のうち小さい方に基づいて前記出力制限を設定する手段である
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の駆動装置では、バッテリの温度が第１の閾値未満かインバータを冷却する冷却媒体の温度が第２の閾値未満かのいずれか又は両方が成立するときには、バッテリの温度に基づいて第１の仮出力制限を設定すると共に冷却媒体の温度に基づいて第１の仮出力制限を設定し、両仮出力制限のうち小さい方に基づいて出力制限を設定する。こうして設定した出力制限の範囲内で交流負荷が駆動されるようインバータを制御することにより、インバータが低温状態であってもインバータの耐圧を超える電圧が作用しないようにすることができる。
【０００９】
こうした本発明の駆動装置において、バッテリの温度が低いほど小さくなる傾向に前記第１の仮出力制限を設定するものとすることもできるし、インバータの冷却媒体の温度が低いほど小さくなる傾向に前記第２の仮出力制限を設定するものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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。
【図２】昇圧コンバータ５６の構成の概略を示す構成図である。
【図３】高電圧系電圧ＶＨとモータトルクＴｍ１と回転数Ｎｍ１との関係を説明する説明図である。
【図４】高電圧系電圧ＶＨが高電圧の状態から低電圧の状態に変化した際のプラネタリギヤ３０の各回転要素のトルクおよび回転数の力学的な関係を示す共線図である。
【図５】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。
【図６】蓄電割合ＳＯＣと補正係数ｋとの関係の一例を示すマップである。
【図７】電池温度Ｔｂと第１の仮基本値Ｗｂｔｍｐ１との関係の一例を示すマップである。
【図８】インバータ水温Ｔｉｎｖと第２の仮基本値Ｗｂｔｍｐ２との関係の一例を示すマップである。
【図９】バッテリ電流とサージ電圧との関係を説明する説明図である。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】変形例の自動車４２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【実施例】
【００１２】
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、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３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８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の図示しないスイッチング素子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に接続された電力ライン（以下、「高電圧系電力ライン」という。）５４ａとバッテリ５０にシステムメインリレー５５を介して接続された電力ライン（以下、「低電圧系電力ライン」という。）５４ｂとに接続され低電圧系電力ライン５４ｂの電力を昇圧して高電圧系電力ライン５４ａに供給する昇圧コンバータ５６と、モータＭＧ１，ＭＧ２やインバータ４１，４２，昇圧コンバータ５６を冷却水の循環により冷却する冷却装置６０と、車両の駆動系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。
【００１３】
昇圧コンバータ５６は、図２に示すように、２つのトランジスタＴ１，Ｔ２とトランジスタＴ１，Ｔ２に逆方向に並列接続された２つのダイオードＤ１，Ｄ２とリアクトルＬとにより構成されている。２つのトランジスタＴ１，Ｔ２は、それぞれインバータ４１，４２の正極母線と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と負極母線とにはそれぞれシステムメインリレー５５を介してバッテリ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Ｔ１，Ｔ２をオンオフ制御することによりバッテリ５０の直流電力をその電圧を昇圧してインバータ４１，４２に供給したりインバータ４１，４２の正極母線と負極母線とに作用している直流電圧を降圧してバッテリ５０を充電したりすることができる。なお、高電圧系電力ライン５４ａおよび低電圧系電力ライン５４ｂの正極母線と負極母線には、それぞれ平滑用のコンデンサ５７ａ，５７ｂが接続されている。
【００１４】
冷却装置６０は、図１に示すように、熱交換器としてのラジエータ６２と、ラジエータ６２とモータＭＧ１，ＭＧ２とインバータ４１，４２と昇圧コンバータ５６とに接続された循環管路６４と、循環管路６４内の冷却水を循環させるウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）６６と、を備える。この冷却装置６０では、ウォーターポンプ６６を駆動して循環管路６４内の冷却水を循環させることにより、冷却水との熱交換によりモータＭＧ１，ＭＧ２とインバータ４１，４２と昇圧コンバータ５６とを冷却する。また、冷却装置６０は、図示しないが、ラジエータ６２を流れる冷却水を送風された空気との熱交換により冷却する冷却ファンを備える。
【００１５】
モータＥＵＣ４０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からの信号や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Ｉｖ，Ｉｗなどが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御は、高電圧系電圧ＶＨに基づいて決定される動作領域（トルク，回転数）の範囲内で行なわれる。図３にモータＭＧ１の動作領域の一例を示す。モータＭＧ１の動作領域は、図示するように、高電圧系電圧ＶＨが低くなるほど、回転数Ｎｍ１が低くなり、出力（パワー）の絶対値が小さくなるように定められている。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からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。
【００１６】
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電圧センサ５１ａからの端子間電圧Ｖｂ，バッテリ５０の出力端子に接続された電流センサ５１ｂからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度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５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電量の全容量（蓄電容量）に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。
【００１７】
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、パワースイッチ８０からのプッシュ信号やシフトレバー８１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８３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８５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，循環管路６４に取り付けられた温度センサ６８からの冷却水温（インバータ冷却水温Ｔｉｎｖ）などが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、システムメインリレー５５への駆動信号やウォーターポンプ６６への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。このハイブリッド用電子制御ユニット７０では、システム停止中にブレーキオンの状態でパワースイッチ８０からプッシュ信号を入力したときにシステムメインリレー５５をオンとし、システムメインリレー５５をオンしている状態でパワースイッチ８０からプッシュ信号を入力したときにシステムメインリレー５５をオフとする。システムメインリレー５５がオンされると、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２，ハイブリッド用電子制御ユニット７０などの各ＥＣＵに給電が開始されシステム起動される。
【００１８】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、基本的には、ハイブリッド用電子制御ユニット７０によって実行される以下に説明する駆動制御によって走行する。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジン２２を運転しながら走行するときには、まず、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とに応じて走行のために駆動軸３２に要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、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。次に、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいてバッテリ５０を充放電するための充放電要求パワーＰｂ＊と走行用パワーＰｄｒｖと損失Ｌｏｓｓとの和としてエンジン２２から出力すべき要求パワーＰｅ＊を計算すると共にエンジン２２を効率よく運転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）と計算した要求パワーＰｅ＊とを用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定する。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と車速Ｖとプラネタリギヤ３０のギヤ比とに基づいてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定し、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が目標回転数Ｎｍ１＊となるようにす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＊から減じたトルクをバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊として設定する。ここで、目標回転数Ｎｍ１＊（エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊）とトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊は、前述したように、動作領域（図３参照）の範囲内で設定されるため、高電圧系電圧ＶＨが低電圧の状態にあると、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊（エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊）が低下し、エンジン２２から出力されるパワーが制限される。この状態におけるプラネタリギヤ３０の各回転要素のトルクおよび回転数の力学的な関係を図４に示す。こうして設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊についてはエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。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の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを実行し、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令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のスイッチング素子をスイッチング制御する。以下、こうした走行をハイブリッド走行という。このハイブリッド走行の際には、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊とモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２とに基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するのに必要な電圧を求めて目標電圧指令ＶＨ＊を設定し、高電圧系電圧ＶＨが設定した目標電圧指令ＶＨ＊となるよう昇圧コンバータ６０の２つのトランジスタＴ１，Ｔ２をスイッチング制御する。
【００１９】
また、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、エンジン２２の運転を停止した状態で走行するときには、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに応じて駆動軸３２に要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に要求トルクＴｒ＊を設定する。そして、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。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のスイッチング素子をスイッチング制御する。以下、こうした走行を電動走行という。この電動走行の際には、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とに基づいてモータＭＧ２を駆動するのに必要な電圧を求めて目標電圧指令ＶＨ＊を設定し、高電圧系電圧ＶＨが設定した目標電圧指令ＶＨ＊となるよう昇圧コンバータ６０の２つのトランジスタＴ１，Ｔ２をスイッチング制御する。
【００２０】
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を設定する処理について説明する。図５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。
【００２１】
出力制限設定処理ルーチンが実行されると、バッテリＥＣＵ５２のＣＰＵは、まず、温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂやインバータ冷却水温Ｔｉｎｖ，バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣなどの制御に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖは、温度センサ６８により検出されたものをハイブリッド用電子制御ユニット７０から通信を介して入力するものとした。また、蓄電割合ＳＯＣは、電流センサ５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて演算したものを入力するものとした。
【００２２】
こうしてデータを入力すると、入力した電池温度Ｔｂが閾値Ｔ１未満であるか否か（ステップＳ１１０）、入力したインバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満であるか否か（ステップＳ１２０）をそれぞれ判定する。ここで、閾値Ｔ１は、バッテリ５０の適正温度範囲よりも低温寄りの温度であり、例えば２０℃や２５℃などのように定められる。また、閾値Ｔ２は、インバータ４１，４２のスイッチング素子の耐圧が低下する温度であり、例えば０℃や５℃などのように定められる。電池温度Ｔｂが閾値Ｔ１以上で且つインバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２以上と判定されたときには、バッテリ５０は適正温度であり且つインバータ４１，４２の素子耐圧も低下していないと判断して、所定値Ｗｂ１をバッテリ５０の出力制限の基本値Ｗｂに設定し（ステップＳ１３０）、入力した蓄電割合ＳＯＣに基づいて補正係数ｋを設定し（ステップＳ１４０）、基本値Ｗｂに補正係数ｋを乗じたものをバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。ここで、所定値Ｗｂ１は、適正温度におけるバッテリ５０の定格値である。また、補正係数ｋは、蓄電割合ＳＯＣと補正係数ｋとの関係を予め求めてマップとしてＲＯＭに記憶しておき、蓄電割合ＳＯＣが与えられるとマップから対応する補正係数ｋを導出するものとした。このマップの一例を図６に示す。補正係数ｋは、図示するように、蓄電割合ＳＯＣが所定割合Ｓｒｅｆ（例えば、４０％など）以上のときには１．０であり、蓄電割合ＳＯＣが所定割合Ｓｒｅｆ未満のときには蓄電割合ＳＯＣが低いほど小さくなるよう設定される。
【００２３】
一方、ステップＳ１１０で電池温度Ｔｂが閾値Ｔ１未満と判定されたり、ステップＳ１２０でインバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満と判定されると、電池温度Ｔｂに基づいて出力制限の基本値の仮の値である仮基本値Ｗｂｔｍｐ１を設定すると共に（ステップＳ１６０）、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖに基づいて仮基本値Ｗｂｔｍｐ２を設定する（ステップＳ１７０）。ここで、仮基本値Ｗｂｔｍｐ１は、実施例では、電池温度Ｔｂと仮基本値Ｗｂｔｍｐ１との関係を予め求めてマップとしてＲＯＭに記憶しておき、電池温度Ｔｂが与えられるとマップから対応する仮基本値Ｗｂｔｍｐ１を導出するものとした。このマップの一例を図７に示す。仮基本値Ｗｂｔｍｐ１は、図示するように、電池温度Ｔｂが閾値Ｔ１以上のときには上述した所定値Ｗｂ１となり、電池温度Ｔが閾値Ｔ１未満のときには、低温になるほど小さくなるよう設定される。また、仮基本値Ｗｂｔｍｐ２は、実施例では、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖと仮基本値Ｗｂｔｍｐ２との関係を予め求めてマップとしてＲＯＭに記憶しておき、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが与えられるとマップから対応する仮基本値Ｗｂｔｍｐ２を導出するものとした。このマップの一例を図８に示す。仮基本値Ｗｂｔｍｐ２は、図示するように、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２以上のときには上述した所定値Ｗｂ１となり、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満のときには、低温になるほど小さくなるよう設定される。そして、設定した二つの仮基本値Ｗｂｔｍｐ１，Ｗｂｔｍｐ２のうち小さい方をバッテリ５０の出力制限の基本値Ｗｂに設定し（ステップＳ１８０）、入力した蓄電割合ＳＯＣに基づいて補正係数ｋを設定し（ステップＳ１４０）、基本値Ｗｂに補正係数ｋを乗じたものをバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔに設定して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。
【００２４】
いま、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満の状態でインバータ４１，４２と昇圧コンバータ５６とを制御する場合を考える。この場合、インバータ４１，４２のスイッチング素子の耐圧（素子耐圧）が低下するため、昇圧コンバータ５６を制御する際にサージ電圧が発生すると、高電圧系電力ライン５４ａに作用する電圧が一時的に素子耐圧を超える場合がある。これに対して、高電圧系電圧ＶＨが低電圧の状態となるよう昇圧コンバータ５６を制御すれば、サージ電圧は低くなるから、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満であっても高電圧系電力ライン５４ａに素子耐圧を超える電圧は作用しない。しかしながら、高電圧系電圧ＶＨを低電圧の状態とすると、前述したように、エンジン２２から出力されるパワーが制限されるため、走行用パワーＰｄｒｖに十分に対応できない場合がある。実施例では、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満のときには、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが低いほどバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを小さくし、バッテリ５０を流れる電流（充放電電流Ｉｂ）を小さくする。サージ電圧は図９に示すように充放電電流Ｉｂに比例するから、出力制限Ｗｏｕｔを小さくすることにより、サージ電圧を低くし、高電圧系電力ライン５４ａに作用する電圧が素子耐圧を超えないようにすることができる。この際、出力制限Ｗｏｕｔを小さくするため、バッテリ５０の放電は制限されるものの、エンジン２２から出力されるパワーは制限されないから、走行用パワーＰｄｒｖに十分に対応することができる。
【００２５】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、電池温度Ｔｂが閾値Ｔ１未満かインバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満かのいずれか又は両方が成立しているときには、電池温度Ｔｂに基づいて第１の仮基本値Ｗｂｔｍｐ１を設定すると共にインバータ冷却水温Ｔｉｎｖに基づいて第２の仮基本値Ｗｂｔｍｐ２を設定し、二つの仮基本値Ｗｂｔｍｐ１，Ｗｂｔｍｐ２のうち小さい方に基づいてバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを設定するから、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが閾値Ｔ２未満であっても、サージ電圧により高電圧系電力ライン５４ａに素子耐圧を超える電圧が作用するのを抑制することができる。この際、インバータ冷却水温Ｔｉｎｖが低いほど出力制限Ｗｏｕｔが小さくなるから、バッテリ５０の放電は制限されるものの、エンジン２２から出力されるパワーは制限されないから、走行用パワーＰｄｒｖに十分に対応することができる。
【００２６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２からの動力を駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３２に出力するものとしたが、図１０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からの動力を駆動軸３２が接続された車軸（駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された車軸）とは異なる車軸（図１０における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。
【００２７】
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３９ａ，３９ｂ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１１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３９ａ，３９ｂ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１２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３９ａ，３９ｂ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３９ａ，３９ｂに接続された車軸とは異なる車軸（図１２における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。
【００２８】
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１３の変形例の自動車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。
【００２９】
実施例では、本発明のハイブリッド自動車２０に適用して説明したが、これに限られず、駆動装置の形態としてもよいし、駆動装置の制御方法の形態としてもよい。
【００３０】
実施例では、本発明を、交流負荷としてモータＭＧ１，ＭＧ２をインバータ４１，４２により駆動するものに適用するものとしたが、例えば、空気調和装置のコンプレッサをインバータにより駆動するなど、交流負荷をインバータにより駆動するものであれば如何なるものに適用するものとしてもよい。
【００３１】
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ＭＧ１，ＭＧ２が「交流負荷」に相当し、インバータ４１，４２が「インバータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、昇圧コンバータ５６が「昇圧コンバータ」に相当し、図５の出力制限設定処理ルーチンを実行するバッテリＥＣＵ５２と、要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３２に出力されるようエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊とモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊とを設定して対応するＥＣＵに送信するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいてエンジン２２を運転制御するエンジンＥＣＵ２４と、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてインバータ４１，４２をスイッチング制御するモータＥＣＵ４０とが「制御手段」に相当する。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、自動車産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
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、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、３９ｃ，３９ｄ 車輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ 高電圧系電力ライン、５４ｂ 低電圧系電力ライン、５５ システムメインリレー、５６ 昇圧コンバータ、６０ 冷却装置、６２ ラジエータ、６４ 循環管路、６６ ウォーターポンプ、６８ 温度センサ、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ パワースイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、４２０ 自動車、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流負荷と、該交流負荷を駆動するインバータと、バッテリと、該バッテリの電力を昇圧して前記インバータに供給する昇圧コンバータと、前記バッテリの出力制限を設定すると共に該設定した出力制限の範囲内で前記交流負荷が駆動されるよう前記インバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置において、
前記制御手段は、前記バッテリの温度が第１の閾値未満か前記インバータを冷却する冷却媒体の温度が第２の閾値未満かのいずれか又は両方が成立するときには、前記バッテリの温度に基づいて第１の仮出力制限を設定すると共に前記冷却媒体の温度に基づいて第２の仮出力制限を設定し、両仮出力制限のうち小さい方に基づいて前記出力制限を設定する手段である
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項１】
交流負荷と、該交流負荷を駆動するインバータと、バッテリと、該バッテリの電力を昇圧して前記インバータに供給する昇圧コンバータと、前記バッテリの出力制限を設定すると共に該設定した出力制限の範囲内で前記交流負荷が駆動されるよう前記インバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置において、
前記制御手段は、前記バッテリの温度が第１の閾値未満か前記インバータを冷却する冷却媒体の温度が第２の閾値未満かのいずれか又は両方が成立するときには、前記バッテリの温度に基づいて第１の仮出力制限を設定すると共に前記冷却媒体の温度に基づいて第２の仮出力制限を設定し、両仮出力制限のうち小さい方に基づいて前記出力制限を設定する手段である
ことを特徴とする駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−５５７９３（Ｐ２０１３−５５７９３Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９２１３１（Ｐ２０１１−１９２１３１）
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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