特許 6183180 ハイブリッド車両及びその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6183180

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】ハイブリッド車両及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60W 10/08 20060101AFI20170814BHJP

   B60W 20/00 20160101ALI20170814BHJP

   B60K 6/48 20071001ALI20170814BHJP

   B60K 6/54 20071001ALI20170814BHJP

   B60L 15/20 20060101ALI20170814BHJP

   B60L 3/00 20060101ALI20170814BHJP

   B60L 11/14 20060101ALI20170814BHJP

【ＦＩ】

   B60W10/08 900

   B60W20/00

   B60K6/48ZHV

   B60K6/54

   B60L15/20 J

   B60L3/00 J

   B60L11/14

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-246218(P2013-246218)

(22)【出願日】2013年11月28日

(65)【公開番号】特開2015-104928(P2015-104928A)

(43)【公開日】2015年6月8日

【審査請求日】2016年10月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100066865

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 信一

(74)【代理人】

【識別番号】100066854

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 賢照

(74)【代理人】

【識別番号】100117938

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 謙二

(74)【代理人】

【識別番号】100138287

【弁理士】

【氏名又は名称】平井 功

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 治雄

(72)【発明者】

【氏名】小泉 芳久

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸 洋紀

【審査官】 塩澤 正和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３２４６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２３６４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３０４６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０６７７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２１０７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１１７７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２７５６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１１６６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０４２４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７８８３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｗ １０／０８

Ｂ６０Ｋ ６／４８

Ｂ６０Ｋ ６／５４

Ｂ６０Ｌ ３／００

Ｂ６０Ｌ １１／１４

Ｂ６０Ｌ １５／２０

Ｂ６０Ｗ ２０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンが発生する駆動力の少なくとも一部を、バッテリーからインバータを通じて供給される電力で駆動する電動発電機の駆動力で代替可能であって、
前記バッテリーを冷却する電動ファンと、前記インバータ及び電動発電機を冷却水で冷却する水冷装置と、該バッテリー、インバータ及び電動発電機の温度をそれぞれ測定する３台の部品温度センサと、制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記３台の部品温度センサのうちの少なくとも１台の測定値が、前記バッテリー、インバータ及び電動発電機ごとに予め設定されたそれぞれの第１しきい値を超えたときには、前記電動発電機が発生するトルクを制限する制御を行うハイブリッド車両において、
前記冷却水の温度を測定する冷却水温度センサと、前記ハイブリッド車両の外気温を測定する外気温度センサとを設け、
前記制御手段は、前記３台の部品温度センサのいずれの測定値も、それぞれに対応する前記第１しきい値以下である場合であって、かつ前記冷却水温度センサ及び外気温度センサのうちの少なくとも一方の測定値が、前記冷却水及び外気温ごとに予め設定されたそれぞれの第２しきい値を超えている場合には、該第２しきい値を超えた測定値と予め設定されたマップデータとに基づいて、それぞれの前記第１しきい値を新たに設定することを特徴とするハイブリッド車両。

【請求項2】

前記制御手段は、前記冷却水温度センサ及び外気温度センサのいずれの測定値も、それぞれに対応する前記第２しきい値以下であって、かつ前記冷却水及び外気温ごとに予め設定されたそれぞれの第３しきい値を超えている場合には、前記３台の部品温度センサのうちの少なくとも１台の測定値の増加率が、前記バッテリー、インバータ及び電動発電機ごとに予め設定されたそれぞれの第４しきい値を超えたときには、前記電動発電機が発生するトルクを制限する制御を行う請求項１に記載のハイブリッド車両。

【請求項3】

前記ハイブリッド車両がトラック又はバスからなる大型車両である請求項１又は２に記載のハイブリッド車両。

【請求項4】

エンジンが発生する駆動力の少なくとも一部を、バッテリーからインバータを通じて供給される電力で駆動する電動発電機の駆動力で代替可能であって、前記バッテリーを冷却する電動ファンと、前記インバータ及び電動発電機を冷却水で冷却する水冷装置とを備えたハイブリッド車両の制御方法において、
前記バッテリー、インバータ及び電動発電機の温度を、予め設定されたそれぞれの第１しきい値と比較し、
それら３つの温度のうちの少なくとも１つが、対応する前記第１しきい値を超えたときには、前記電動発電機が発生するトルクを制限する一方で、
それら３つの測定値のいずれもが、それぞれに対応する前記第１しきい値以下である場合には、前記冷却水の温度及び前記ハイブリッド車両の外気温を、予め設定されたそれぞれの第２しきい値と比較し、
それらの２つの温度のうちの少なくとも一方が、対応する前記第２しきい値を超えている場合には、該第２しきい値を超えている温度と予め設定されたマップデータとに基づいて、それぞれの前記第１しきい値を新たに設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。

【請求項5】

前記冷却水の温度及び前記ハイブリッド車両の外気温のいずれもが、それぞれに対応する前記第２しきい値以下である場合には、それらの温度を、予め設定されたそれぞれの第３しきい値と比較し、
それらの２つの温度のうちの少なくとも一方が、対応する前記第３しきい値を超えている場合には、前記バッテリー、インバータ及び電動発電機の温度の増加率を、予め設定されたそれぞれの第４しきい値と比較し、
それらの３つの増加率のうちの少なくとも１つが、対応する前記第４しきい値を超えたときには、前記電動発電機が発生するトルクを制限する請求項４に記載のハイブリッド車両の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はハイブリッド車両及びその制御方法に関し、更に詳しくは、車両の走行性能を低下させることなく、ハブリッドシステムにおける強電系部品を冷却することができるバイブリッド車両及びその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、燃費向上と環境対策などの観点から、エンジンが発生する駆動力の一部を、強電圧のバッテリーからインバータを通じて電力が供給される電動発電機で代替するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両が注目されている。

【0003】

このハイブリッドシステムにおける強電系部品であるバッテリー、インバータ及び電動発電機は、いずれも走行時には発熱を伴うため、ハイブリッド車両には専用の冷却システムが備えられている。具体的には、バッテリーについては電動ファンによる空冷が、インバータ及び電動発電機については冷却水回路を用いた水冷が、それぞれ一般的に行われている（例えば、特許文献１、２を参照）。

【0004】

通常、このような冷却システムにおいては、バッテリー、インバータ及び電動発電機のいずれかの本体温度が、予め設定されたしきい値を超えた場合には、当該部品を保護するため、バッテリーと電動発電機との間に流れる電流を抑制して、電動発電機のトルクを制限する制御が行われている。

【0005】

このしきい値は、当該部品について規定された使用上の制限温度に対して大きな裕度をもつように設定される。そのため、冷却システムの状態によっては、必要以上にトルクを制限することとなり、ハイブリッド車両の走行性能が低下してしまうおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００２−１６６７２８号公報

【特許文献2】特開平１１−１１７７４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、車両の走行性能を低下させることなく、ハブリッドシステムにおける強電系部品を冷却することができるバイブリッド車両及びその制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両は、エンジンが発生する駆動力の少なくとも一部を、バッテリーからインバータを通じて供給される電力で駆動する電動発電機の駆動力で代替可能であって、前記バッテリーを冷却する電動ファンと、前記インバータ及び電動発電機を冷却水で冷却する水冷装置と、該バッテリー、インバータ及び電動発電機の温度をそれぞれ測定する３台の部品温度センサと、制御手段とを備え、前記制御手段は、前記３台の部品温度センサのうちの少なくとも１台の測定値が、前記バッテリー、インバータ及び電動発電機ごとに予め設定されたそれぞれの第１しきい値を超えたときには、前記電動発電機が発生するトルクを制限する制御を行うハイブリッド車両において、前記冷却水の温度を測定する冷却水温度センサと、前記ハイブリッド車両の外気温を測定する外気温度センサとを設け、前記制御手段は、前記３台の部品温度センサのいずれの測定値も、それぞれに対応する前記第１しきい値以下である場合であって、かつ前記冷却水温度センサ及び外気温度センサのうちの少なくとも一方の測定値が、前記冷却水及び外気温ごとに予め設定されたそれぞれの第２しきい値を超えている場合には、該第２しきい値を超えた測定値と予め設定されたマップデータとに基づいて、それぞれの前記第１しきい値を新たに設定することを特徴とするものである。

【0009】

上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両の制御方法は、エンジンが発生する駆動力の少なくとも一部を、バッテリーからインバータを通じて供給される電力で駆動する電動発電機の駆動力で代替可能であって、前記バッテリーを冷却する電動ファンと、前記インバータ及び電動発電機を冷却水で冷却する水冷装置とを備えたハイブリッド車両の制御方法において、前記バッテリー、インバータ及び電動発電機の温度を、予め設定されたそれぞれの第１しきい値と比較し、それら３つの温度のうちの少なくとも１つが、対応する前記第１しきい値を超えたときには、前記電動発電機が発生するトルクを制限する一方で、それら３つの測定値のいずれもが、それぞれに対応する前記第１しきい値以下である場合には、前記冷却水の温度及び前記ハイブリッド車両の外気温を、予め設定されたそれぞれの第２しきい値と比較し、それらの２つの温度のうちの少なくとも一方が、対応する前記第２しきい値を超えている場合には、該第２しきい値を超えている温度と予め設定されたマップデータとに基づいて、それぞれの前記第１しきい値を新たに設定することを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明のバイブリッド車両及びその制御方法によれば、電動発電機、インバータ及びバッテリーからなる強電系部品を冷却する電動ファン及び水冷装置の冷却性能の裕度に応じて、電動発電機のトルクを制限するようにしたので、ハイブリッド車両の走行性能を低下させることなく、強電系部品を冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の構成図である。

【図2】ハイブリッド車両の側面図である。

【図3】本発明の第１の実施形態からなるハイブリッド車両の制御方法を説明するフロー図である。

【図4】本発明の第２の実施形態からなるハイブリッド車両の制御方法を説明するフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態からなるハイブリッド車両を示す。

【0013】

このハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）１は、大型車両であるトラックであり、左右一対の駆動輪２、２に駆動力を伝達する出力軸３に、変速機４を介して連結するディーゼルエンジン５及び電動発電機６と、その電動発電機６にインバータ７を通じて電気的に接続するバッテリー８とを有するハイブリッドシステム９を備えている。また、変速機４とディーゼルエンジン５との間には、湿式多板クラッチ１０及び流体継手１１が順に介設されている。

【0014】

なお、ハイブリッドシステム９は、上記の構成に限定されるものではなく、例えばディーゼルエンジン５と電動発電機６とを直列に接続した構成や、電動発電機６を一対の駆動輪２、２にそれぞれ直接的に接続した構成などでもよい。

【0015】

上記の電動発電機６、インバータ７及びバッテリー８は、ハイブリッドシステム９の強電系部品１２に該当する。強電系部品１２のうちバッテリー８及びインバータ７は、例えば図２に示すように、ＨＥＶ１の車体１３下面の側方に配置された、車体１３の長手方向に延びる略直方体状のユニットボックス１４内に収納されている。

【0016】

強電系部品１２は走行中に発熱するため、ＨＥＶ１には専用の冷却システムが搭載されている。具体的には、バッテリー８は、ユニットボックス１４内に車両前方側（進行方向側）に向けて設置された電動ファン１５により空冷される。また、電動発電機６及びインバータ７は、ユニットボックス１４内に車両側方側に向けて設置されたラジエータ１６、インバータ７及び電動発電機６を順に循環する冷却水１７が流れる水冷装置１８により水冷される。この水冷装置１８においては、冷却水１７はポンプ１９により送出されるとともに、キャッチタンク２０において気泡が除去されるようになっている。

【0017】

ＨＥＶ１の制御手段であるＥＣＵ２１は、ＨＥＶ１の走行時に出力軸３に加わる負荷等に応じて、ディーゼルエンジン５の駆動力を電動発電機６によりアシストする制御を行う。また、ＨＥＶ１の通常走行時における余剰エネルギーや制動時における回生エネルギーを、電動発電機６を発電機として用いることで電力として回収し、インバータ７を通じてバッテリー８に充電する制御を行う。

【0018】

更に、ＥＣＵ２１は、電動発電機６、インバータ７及びバッテリー８にそれぞれ取り付けられた部品温度センサ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの測定値のうちの少なくとも１つが予め設定された第１しきい値Ｔ₁を超えた場合に、電動発電機６とバッテリー８との間に流れる電流の大きさをインバータ７を用いて抑制して、電動発電機６のトルクを制限する制御を行う。

【0019】

この第１しきい値Ｔ₁としては、電動発電機６については６０〜９０℃、インバータ７については５０〜７０℃、及びバッテリー８については３０〜５０℃の範囲の値が、それぞれ例示される。

【0020】

このＨＥＶ１には、水冷装置１８におけるラジエータ１６の入口近傍に、冷却水１７の温度を測定する冷却水温度センサ２３が取り付けられているとともに、ＨＥＶ１の外気温を測定する外気温度センサ２４が設けられている。それらの温度センサ２３、２４は、信号線（一点鎖線で示す）を通じてＥＣＵ２１に接続している。

【0021】

このようなＨＥＶ１における強電系部品１２の冷却に係る第１の制御方法を図３に基づいて以下に説明する。

【0022】

ＥＣＵ２１は、部品温度センサ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの測定値をそれぞれ入力し（Ｓ１０）、各測定値についてそれぞれに対応する第１しきい値Ｔ₁超であるか否かを判定する（Ｓ２０）。

【0023】

３つの測定値のうちの少なくとも１つが、対応する第１しきい値Ｔ₁超である場合には、インバータ７を通じて電動発電機６とバッテリー８との間に流れる電流の大きさを抑制することにより、電動発電機６のトルクを制限する（Ｓ３０）。

【0024】

一方で、３つの測定値のいずれもが、それぞれに対応する第１しきい値Ｔ₁以下である場合には、冷却水温度センサ２３及び外気温度センサ２４の測定値をそれぞれ入力して（Ｓ４０）、各測定値についてそれぞれに対応する予め設定された第２しきい値Ｔ₂超であるか否かを判定する（Ｓ５０）。

【0025】

この第２しきい値Ｔ₂については、冷却水１７については４０〜６０℃、外気温については３０〜４０℃の範囲の値が、それぞれ例示される。

【0026】

２つの測定値のうちの少なくとも一方が、対応する第２しきい値Ｔ₂超である場合には、その第２しきい値Ｔ₂超となった測定値を、予め設定されたマップデータと照合して（Ｓ６０）、それぞれの第１しきい値Ｔ₁を新たに低く設定した（Ｓ７０）後に、ステップ１０へ戻る。

【0027】

このマップデータは、電動発電機６、インバータ７及びバッテリー８のそれぞれの第１しきい値Ｔ₁と、冷却水１７の温度又は外気温度との相互関係を、予め実験又は計算により設定したものである。マップデータにおいては、基本的に各部品の第１しきい値Ｔ₁は、冷却水１７の温度及び外気温度と負の相関になる。

【0028】

一方で、２つの測定値のいずれもが、それぞれに対応する第２しきい値Ｔ₂以下である場合には、そのままステップＳ１０に戻る。

【0029】

このような制御を行うことにより、ハイブリッドシステム９における強電系部品１２を冷却する電動ファン１５及び水冷装置１８の冷却性能の裕度に応じて、電動発電機６のトルクを制限することができるので、ＨＥＶ１の走行性能を低下させることなく、強電系部品１２を冷却することができるのである。

【0030】

なお、新たに設定されたそれぞれの第１しきい値Ｔ₁は、各強電系部品１２に対してそれぞれ規定された使用上の制限温度（例えば、６０℃）を超えないようにする必要がある。

【0031】

ＨＥＶ１における強電系部品１２の冷却に係る第２の制御方法を図４に基づいて以下に説明する。なお、図２と同じ制御内容には同一のステップ番号を付し、その説明を省略する。

【0032】

ＥＣＵ２１は、ステップ１０〜４０の制御を行った後に、ステップ５０において、２つの測定値のいずれもが、それぞれに対応する第２しきい値Ｔ₂以下である場合には、更に、各測定値についてそれぞれ対応する第３しきい値Ｔ₃超であるか否かを判定する（Ｓ８０）。

【0033】

この第３しきい値Ｔ₃は、前出の第２しきい値Ｔ₂よりも低い値であり、冷却水１７については２０〜４０℃、外気温については０〜３０℃の範囲の値が、それぞれ例示される。

【0034】

２つの測定値のうちの少なくとも一方が、対応する第３しきい値Ｔ₃超である場合には、ステップ１０において入力した部品温度センサ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの測定値の増加率をそれぞれ算出し（Ｓ９０）、各増加率についてそれぞれ対応する第４しきい値Ｔ₄超であるか否かを判定する（Ｓ１００）。

【0035】

一方で、２つの測定値のいずれもが、それぞれに対応する第３しきい値Ｔ₃以下である場合には、そのままステップＳ１０に戻る。

【0036】

上記の第４しきい値Ｔ₄は所定の期間における各測定値の増加割合を示すものであり、電動発電機６については０．５〜１．０℃／秒、インバータ７については０．５〜１．０℃／秒、及びバッテリー８については０．５〜１．０℃／秒の範囲の値が、それぞれ例示される。

【0037】

算出された３つの増加率のうちの少なくとも１つが、対応する第４しきい値Ｔ₄超である場合には、インバータ７を通じて電動発電機６とバッテリー８との間に流れる電流の大きさを抑制することにより、電動発電機６のトルクを制限する（Ｓ３０）。これにより、該当する強電系部品１２の増加率が低下するので、電動ファン１５及び／又は水冷装置１８の冷却性能の裕度が大きくなる
一方で、３つの増加率のいずれもが、それぞれに対応する第４しきい値Ｔ₄以下である場合には、そのままステップＳ１０に戻る。

【0038】

このような制御を行うことにより、電動ファン１５及び水冷装置１８の冷却性能の裕度に加えて、強電系部品１２の加熱状態にも応じて電動発電機６のトルクを制限することができるので、ＨＥＶ１の走行性能をより低下させることなく、強電系部品１２を効率的に冷却することができるのである。

【符号の説明】

【0039】

１ ＨＥＶ
５ ディーゼルエンジン
６ 電動発電機
８ バッテリー
１２ 強電系部品
１４ ラジエータ
１５ 電動ファン
１７ 冷却水
１８ 水冷装置
２１ ＥＣＵ
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ 部品温度センサ
２３ 冷却水温度センサ
２４ 外気温度センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】