JP2015084614A - 車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】動力性能の低下を抑制すると共にモータの保護を図る。【解決手段】気圧Pmが所定気圧Pref以上であるときには昇圧コンバータ55の昇圧電圧を制限せず(ステップS100,S120)、気圧Pmが所定気圧Pref未満であり且つモータMG1,MG2の温度Tm1,Tm2の少なくとも一方が所定温度tref以上であるときには、気圧Pmが所定気圧Pref未満であり且つモータMG1,MG2の双方の温度Tm1,Tm2が所定温度tref未満であるときよりも、昇圧電圧を大きく制限する(ステップS110,S130,S140)。これにより、動力性能の低下を抑制しつつモータMG1,MG2の保護を図ることができる。【選択図】図2
Description
本発明は、車両に関し、詳しくは、モータと、バッテリと、モータとバッテリとの間に設けられた昇圧コンバータと、を備える車両に関する。
従来、この種の車両としては、駆動モータと、電池と、駆動モータと電池との間に設けられた昇圧コンバータとを備える車両において、気圧検出値が所定の閾値未満であるときには気圧検出値が低下するにしたがってコンバータ電圧許容値が小さくなるよう設定して、昇圧コンバータで昇圧された後の電圧がコンバータ電圧許容値以下となるよう昇圧コンバータを制御するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両では、こうした制御により、気圧検出値が所定の閾値未満であるときに駆動モータの電力制限制御を行なうことができ、駆動モータの温度上昇を抑制することができる。
一般に、駆動モータと、バッテリと、駆動モータと電池との間に設けられた昇圧コンバータとを備える車両では、駆動モータの温度が高くなるほど駆動モータの界磁巻線導体間に生じるサージ電圧が大きくなるため、駆動モータの温度が高くなるほど昇圧コンバータの昇圧電圧を制限することが望ましい。しかしながら、駆動モータの温度が高いときに昇圧電圧を一律に制限すると過剰な制限となって動力性能が低下する場合がある。例えば、気圧が高くてサージ耐圧が十分であるときには、昇圧コンバータの昇圧電圧を制限しなくても差し支えないことがある。したがって、気圧と駆動モータの温度とを考慮して適正に昇圧コンバータを動作させて、車両の動力性能の低下を抑制しつつ駆動モータの保護を図ることが望ましい。
本発明の車両は、動力性能の低下を抑制しつつモータの保護を図ることを主目的とする。
本発明の車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の車両は、
モータと、バッテリと、前記モータと前記バッテリとの間に設けられた昇圧コンバータと、を備える車両であって、
気圧が所定気圧以上であるときには前記昇圧コンバータの昇圧電圧を制限せず、気圧が前記所定気圧未満であるときには前記昇圧電圧を制限する制限手段を備え、
前記制御手段は、気圧が前記所定気圧未満であり且つ前記モータの温度が所定温度以上であるときには、気圧が前記所定気圧未満であり且つ前記モータの温度が所定温度未満であるときよりも、前記昇圧電圧を大きく制限する手段である
ことを要旨とする。
モータと、バッテリと、前記モータと前記バッテリとの間に設けられた昇圧コンバータと、を備える車両であって、
気圧が所定気圧以上であるときには前記昇圧コンバータの昇圧電圧を制限せず、気圧が前記所定気圧未満であるときには前記昇圧電圧を制限する制限手段を備え、
前記制御手段は、気圧が前記所定気圧未満であり且つ前記モータの温度が所定温度以上であるときには、気圧が前記所定気圧未満であり且つ前記モータの温度が所定温度未満であるときよりも、前記昇圧電圧を大きく制限する手段である
ことを要旨とする。
この本発明の車両では、気圧が所定気圧以上であるときには昇圧コンバータの昇圧電圧を制限せず、気圧が所定気圧未満であるときには昇圧電圧を制限する。気圧が所定気圧以上であるときには、昇圧電圧を制限しないことで、動力性能の低下を抑制することができる。また、気圧が所定気圧未満であるときには、サージ耐圧が低いから、昇圧電圧を制限することにより、モータの保護を図ることができる。そして、気圧が所定気圧未満であり且つモータの温度が所定温度以上であるときには、気圧が所定気圧未満であり且つモータの温度が所定温度未満であるときよりも、昇圧電圧を大きく制限する。モータの温度が所定温度以上であるときには、所定温度未満であるときによりもサージ電圧が大きくなることから、気圧が所定気圧未満であり且つモータの温度が所定温度以上であるときには、気圧が所定気圧未満であり且つモータの温度が所定温度未満であるときよりも、昇圧電圧を大きく制限することにより、モータの温度が所定温度以上であるときにはモータの保護を図ることができるし、モータの温度が所定温度未満であるときには動力性能の低下を抑制することができる。この結果、動力性能の低下を抑制しながらモータの保護を図ることができる。ここで、「所定気圧」は、モータが絶縁破壊を起こす可能性が低い気圧の下限値として予め定めたものであるものとし、「所定温度」は、モータが絶縁破壊を起こす可能性が高いモータの温度の下限値として予め定めたものであるものとする。
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1に示すように、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力するエンジン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38a,38bにデファレンシャルギヤ37を介して連結された駆動軸36にリングギヤが接続されたシングルピニオン式のプラネタリギヤ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36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てインバータ41,42を介してモータMG1,MG2と電力をやりとりするHVバッテリ50と、インバータ41,42が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HV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とに接続された昇圧コンバータ55と、高電圧系電力ライン54aに取り付けられた高電圧系電子機器(例えば、エンジン22やモータMG1,MG2の冷却系に取り付けられた電動ウォータポンプなど)57と、電池電圧系電力ライン54bに取り付けられた空調装置(A/C)60と、HVバッテリ50より電圧が低く例えば鉛蓄電池として構成された補機バッテリ66と、電池電圧系電力ライン54bと補機バッテリ66が接続された電力ライン(以下、低電圧系電力ラインという)54cに接続されて電池電圧系電力ライン54bの電力を降圧して低電圧系電力ライン54cに供給するDC/DCコンバータ64と、低電圧系電力ライン54cに接続され補機バッテリ66から電力が供給される電動パワーステアリング(EPS)67や電子制御ブレーキシステム(ECB)68と、HV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、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット(以下、HVECUという)70とを備える。
昇圧コンバータ55は、システムメインリレー56を介して電池電圧系電力ライン54bに接続され、高電圧系電力ライン54aの電圧VHを電池電圧系電力ライン54bの電圧VL以上かつ最大許容電圧VHmax以下の範囲内で調節すると共に高電圧系電力ライン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。
エンジンECU24は、図示しないが、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、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。エンジンECU24には、エンジン22の状態を検出する種々のセンサからの信号が入力ポートを介して入力されている。また、エンジンECU24からは、エンジン22を駆動するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンECU24は、HVECU70と通信しており、HVECU70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータを出力する。
モータECU40は、図示しないが、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、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶する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の温度を検出する温度センサ43,44からのモータ温度tm1,tm2やモータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号が入力ポートを介して入力されている。モータECU40からは、インバータ41,42の図示しないスイッチング素子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。また、モータECU40は、HVECU70と通信しており、HVECU70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HVECU70に出力する。
バッテリECU52は、図示しないが、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、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。バッテリECU52には、HVバッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、HVバッテリ50の端子間に設置された電圧センサからの端子間電圧VbやHVバッテリ50の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた電流センサからの充放電電流Ibなどが入力されており、必要に応じてHVバッテリ50の状態に関するデータを通信によりHVECU70に送信する。また、バッテリECU52は、HV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Ibの積算値に基づいてそのときのHVバッテリ50から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合SOCを演算している。
HVECU70は、図示しないが、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、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。HVECU70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション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,気圧センサ90からの気圧Pm、補機バッテリ66の端子間電圧を検出する電圧センサからの補機バッテリ電圧Vblなどが入力ポートを介して入力されている。また、HVECU70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では、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて走行に要求される要求トルクTr*を設定し、設定した要求トルクTr*に駆動軸36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*を計算し、計算した走行用パワーPdrv*からHVバッテリ50の蓄電割合SOCに基づくHVバッテリ50の充放電要求パワーPb*(HVバッテリ50から放電するときは正の値)を減じて車両に要求される要求パワーPe*を設定する。そして、要求パワーPe*がエンジン22から出力されると共に要求トルクTr*が駆動軸36に出力されるようエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定する。
こうしてエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*とが設定されると、エンジン22については、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,点火制御などを行なう。そして、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とに基づく昇圧電圧VHcを用いて高電圧系電力ライン54aの目標電圧VH*(昇圧コンバータ55による昇圧後の電圧の目標値)を設定し、高電圧系電力ライン54aの電圧VHが目標電圧VH*になるよう昇圧コンバータ55のスイッチング素子をスイッチング制御し、高電圧系電力ライン54aの電圧VHに対してモータMG1,MG2から出力可能なトルクの範囲内でモータ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のスイッチング制御を行なう。
ここで、昇圧コンバータ55の制御をする際の動作について説明する。図2は、HVECU70により実行される昇圧コンバータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
本ルーチンが実行されると、HVECU70は、気圧センサ90により検出された気圧Pmと所定気圧Prefとを比較する処理を実行する(ステップS100)。ここで、所定気圧Prefは、モータMG1,MG2の界磁巻線導体間のサージ耐圧が充分に高くモータが絶縁破壊を起こす可能性が低い気圧の下限値として予め定めた値(例えば、90[kPa]など)であるものとした。
気圧Pmが所定気圧Pref以上であるときには(ステップS100)、モータMG1,MG2のサージ耐圧が十分高いため、モータMG1,MG2を保護するために昇圧コンバータ55による昇圧電圧を制限する必要がないと判断して、昇圧電圧VHcを制限することなくモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*とモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2とに基づく昇圧電圧VHcを目標電圧VH*に設定し、高電圧系電力ライン54aの電圧VHが目標電圧VH*になるよう昇圧コンバータ55のスイッチング素子をスイッチング制御する(ステップS120)。こうした制御により、モータMG1,MG2をトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動させることができ、動力性能の低下を抑制することができる。
気圧Pmが所定気圧Pref未満であるときには(ステップS100)、モータMG1,MG2のサージ耐圧が低く、モータMG1,MG2を保護するために昇圧コンバータ55による昇圧電圧を制限する必要があると判断して、続いて、モータECU40から入力したモータ温度tm1,tm2と所定温度trefとを比較する(ステップS120)。ここで、所定温度trefは、モータMG1,MG2が絶縁破壊を起こす可能性が高いモータの温度の下限値として予め定めた値(例えば、170[℃]など)であるものとした。
モータ温度tm1,tm2の少なくとも一方が所定温度tref以上であるときには(ステップS120)、VH制限電圧設定用マップのモータ水温通常時用ラインを用いて、気圧Pmに基づいて昇圧電圧VHcに対してモータMG1,MG2を保護するためのVH制限電圧Vmaxを設定し、昇圧電圧VHcをVH制限電圧Vmaxで制限した電圧として高電圧系電力ライン54aの目標電圧VH*を設定し(昇圧電圧VHcとVH制限電圧Vmaxとのうち低いほうの電圧を目標電圧VH*として設定し)、高電圧系電力ライン54aの電圧VHが目標電圧VH*になるよう昇圧コンバータ55を制御し(ステップS130)、モータ温度tm1,tm2の双方が所定温度tref未満であるときには(ステップS120)、VH制限電圧設定用マップのモータ水温低温時用ラインを用いて、気圧Pmに基づいて昇圧電圧VHcに対してモータMG1,MG2を保護するためのVH制限電圧Vmaxを設定し、昇圧電圧VHcをVH制限電圧Vmaxで制限した電圧として高電圧系電力ライン54aの目標電圧VH*を設定し(昇圧電圧VHcとVH制限電圧Vmaxとのうち低いほうの電圧を目標電圧VH*として設定し)、高電圧系電力ライン54aの電圧VHが目標電圧VH*になるよう昇圧コンバータ55を制御し(ステップS140)、本ルーチンを終了する。
図3は、VH制限電圧設定用マップの一例を示す説明図である。図中、モータ水温通常時用ラインは、モータ温度tm1,tm2の少なくとも一方が所定温度tref以上のときに用いられるものとし、モータ水温低温時用ラインは、モータ温度tm1,tm2の双方が所定温度tref未満のときに用いられるものとした。VH制限電圧Vmaxは、図示するように、気圧Pmが低いほど(例えば、標高が高いほど)低くなる(昇圧電圧が大きく制限される)傾向に設定されるものとした。また、VH制限電圧Vmaxは、モータ温度tm1,tm2の双方が所定温度tref未満のとき(モータ水温低温時用ライン)より、モータ温度tm1,tm2の少なくとも一方が所定温度tref以上のとき(モータ水温通常時用ライン)のほうが、VH制限電圧Vmaxが低くなる(昇圧電圧が大きく制限される)傾向に設定されるものとした。一般に、モータの温度が高いときには、モータの温度が低いときよりも、サージ電圧が大きくなることから、モータ温度tm1,tm2の双方が所定温度tref未満のときより、モータ温度tm1,tm2の少なくとも一方が所定温度tref以上のときのほうが、VH制限電圧Vmaxを低くして昇圧コンバータ55の昇圧電圧を大きく制限することにより、モータMG1,MG2の温度が高いときにはモータMG1.MG2の保護を図ることができるし、モータMG1,MG2の温度が低いときには動力性能の低下を抑制することができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、気圧Pmが所定気圧Pref以上であるときには昇圧コンバータ55の昇圧電圧を制限せず、気圧Pmが所定気圧未満Prefであるときには昇圧電圧を制限する。気圧Pmが所定気圧Pref以上であるときには昇圧電圧を制限しないから、動力性能の低下を抑制することができると共に、気圧が所定気圧Pref未満であるときには、モータMG1,MG2の保護を図ることができる。そして、気圧Pmが所定気圧Pref未満であり且つモータMG1,MG2の温度Tm1,Tm2の少なくとも一方が所定温度tref以上であるときには、気圧Pmが所定気圧Pref未満であり且つモータMG1,MG2の双方の温度Tm1,Tm2が所定温度tref未満であるときよりも、昇圧電圧を大きく制限するから、モータMG1,MG2の温度が所定温度tref以上であるときには、モータMG1,MG2の保護を図ることができると共に、モータMG1,MG2の温度が所定温度tref未満であるときには動力性能の低下を抑制することができる。この結果、動力性能の低下を抑制しつつモータMG1,MG2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、ステップS120の処理で、モータ温度tm1,tm2と所定温度trefとを比較するものとしたが、モータ温度tm2のみと所定温度trefとを比較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、モータ温度tm1,tm2の少なくとも一方が所定温度tref以上のときに、VH制限電圧設定用マップのモータ水温通常時用ラインを用いてVH制限電圧Vmaxを設定し、モータ温度tm1,tm2の双方が所定温度tref未満のときに、VH制限電圧設定用マップのモータ水温低温時用ラインを用いてVH制限電圧Vmaxを設定するものとしたが、モータ温度tm1,tm2の双方が所定温度tref以上のときに、VH制限電圧設定用マップのモータ水温通常時用ラインを用いてVH制限電圧Vmaxを設定し、モータ温度tm1,tm2の少なくとも一方が所定温度tref未満のときに、VH制限電圧設定用マップのモータ水温低温時用ラインを用いてVH制限電圧Vmaxを設定するものとしてもよい。
実施例では、本発明を、エンジン22と、モータMG1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38a,38bにデファレンシャルギヤ37を介して連結された駆動軸36にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ30と、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、回転子が駆動軸36に接続されたモータMG2と、を備える車両に適用するものとしたが、こうした構成の車両に適用するものに限定されるものではなく、走行用のモータと、バッテリと、モータとバッテリとの間に設けられた昇圧コンバータとを備える車両であれば、如何なるものに適用しても構わない。
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「モータ」に相当し、HVバッテリ50が「バッテリ」に相当し、昇圧コンバータ55が「昇圧コンバータ」に相当し、モータECU40やHVECU70が「制御手段」に相当する。
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、車両の製造産業などに利用可能である。
20 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、36 駆動軸、37 デファレンシャルギヤ、38a,38b 駆動輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 温度センサ、50 HVバッテリ、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 電池電圧系電力ライン、54c 低電圧系電力ライン、55 昇圧コンバータ、56 システムメインリレー、57 高電圧系電気機器、60 空調装置(A/C)、64 DC/DCコンバータ、66 補機バッテリ、67 電動パワーステアリング(EPS)、68 電子制御ブレーキシステム(ECB)、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(HVECU)、80 イグニッションスイッチ、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、90 気圧センサ、MG1,MG2 モータ。
Claims (1)
- モータと、バッテリと、前記モータと前記バッテリとの間に設けられた昇圧コンバータと、を備える車両であって、
気圧が所定気圧以上であるときには前記昇圧コンバータの昇圧電圧を制限せず、気圧が前記所定気圧未満であるときには前記昇圧電圧を制限する制限手段を備え、
前記制御手段は、気圧が前記所定気圧未満であり且つ前記モータの温度が所定温度以上であるときには、気圧が前記所定気圧未満であり且つ前記モータの温度が所定温度未満であるときよりも、前記昇圧電圧を大きく制限する手段である
車両。
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