JP5912705B2 - 車両制御システム - Google Patents

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Description

本発明は、車両制御システムに係り、特に回転電機の冷却を電動冷媒ポンプで行うことができる車両制御システムに関する。
エンジンと回転電機を搭載する車両には、回転電機や自動変速機等を冷却するために、エンジンによって駆動される機械式のオイルポンプの他に、エンジンの停止時であってもバッテリ等によって駆動される電気式あるいは電動式と呼ばれるオイルポンプが用いられる。
例えば、特許文献１には、機械式オイルポンプと電動式オイルポンプを備える車両について、電動式オイルポンプの駆動状態に応じてエンジンの自動停止を制御することが述べられている。ここでは、電動式オイルポンプのモータの実回転数が予め定めた上限値を超え、あるいは予め定めた下限値を下回る場合には、エンジンの自動停止中に必要な油圧を電動式オイルポンプによって供給可能ではないと判定して、エンジンの自動停止を禁止することが開示されている。
また、特許文献２には、エンジンにより駆動される機械式オイルポンプとバッテリにより駆動される電動式オイルポンプのいずれかの制御によって油圧機構に油圧を供給する制御装置が述べられている。ここでは、各オイルポンプの目標吐出量と実吐出量との差分でこれらの劣化の程度を判断し、差分に応じて各オイルポンプの駆動時間比率を変えること等が開示されている。
また、特許文献３には、エンジンのクランクシャフトに直結された機械式のオイルポンプとともに電気式のオイルポンプが設けられるときに、電気式オイルポンプのみを長時間に亘って運転するには、その劣化を早めることが指摘されている。ここでは、電動オイルポンプの作動時間をエンジンの回転数センサと車速センサの検出信号に基づいて求め、その作動時間が予め定めた作動許容時間を超えるときにはエンジンを始動させて機械式のオイルポンプにより油圧を供給することが開示されている。
特開２０１１−１０６２９６号公報 特開２００９−２２８７５４号公報 特開２００２−１５５８６５号公報
機械式オイルポンプは駆動力が十分にあるエンジンによって駆動されるので、燃費に対する影響が少ないが、エンジンが停止すると、機械式オイルポンプでは回転電機等を冷却することができない。一方で、電動オイルポンプはバッテリで駆動されるので、エンジンの停止にかかわらず回転電機等を冷却することができるが、電力を消費するので、電力に対する経済性が低下する。したがって、電動式オイルポンプを作動させると、回転電機等の冷却性が向上するが、電力に対する経済性が低下する。
車両の走行としては、燃料や電力の経済性を重視することで走行距離を延ばしたいときもあり、一方で、燃料や電力の経済性を犠牲にしても動力装置の出力を上げたいときもある。従来技術の電動オイルポンプの作動条件としては、例えば、冷媒の温度が所定以上となるときに電動オイルポンプの作動を開始しているが、車両の走行に対する経済性や出力性等に対し十分とはいえない。
本発明の目的は、車両の走行に対する経済性や出力性を考慮した電動冷媒ポンプの作動制御を可能とする車両制御システムを提供することである。また、他の目的としては、電動冷媒ポンプの耐久性を考慮した制御を可能とする車両制御システムを提供することである。
本発明に係る車両制御システムは、回転電機と、回転電機を冷却する手段であって、所定の冷却用流体を循環させる電動冷媒ポンプと、回転電機の温度が予め定めた閾値温度以上となる条件と、回転電機の出力が予め定めた閾値出力以上となる条件とに基づいて、回転電機の冷却手段である電動冷媒ポンプを作動させる制御装置と、を備え、制御装置は、車両走行条件を電力消費に関する経済性優先とするときは、回転電機の温度が予め定めた閾値温度以上であって、かつ回転電機の出力が予め定めた閾値出力以上となるときの狭い作動範囲で電動冷媒ポンプを作動させ、車両走行条件を車両の出力に関する出力性優先とするときは、回転電機の温度が予め定めた閾値温度以上、または回転電機の出力が予め定めた閾値出力以上となるときの広い範囲で電動冷媒ポンプを作動させることを特徴とする。
また、本発明に係る車両制御システムにおいて、制御装置は、ユーザの走行条件指示に従って、経済性優先または出力優先の選択を決定することが好ましい。
また、本発明に係る車両制御システムにおいて、車両走行条件を規定する情報を制御装置に送信するナビゲーション装置を備え、制御装置は、ナビゲーション装置から送信される車両走行状態を規定する情報に従って、経済性優先または出力性優先の選択を決定することが好ましい。
また、本発明に係る車両制御システムにおいて、制御装置は、電動冷媒ポンプの作動の有無について、ヒステリシス特性を設定することが好ましい。
上記構成により、車両制御システムは、回転電機の温度が予め定めた閾値温度以上となる条件と、回転電機の出力が予め定めた閾値出力以上となる条件とに基づいて電動冷媒ポンプを作動させる。回転電機の温度は電動冷媒ポンプの作動必要性を介して電力の経済性に関係し、回転電機の出力は車両の出力性に関係する。この２つの要素に基づくことで、車両の走行に対する経済性や出力性を考慮した電動冷媒ポンプの作動制御を行うことができる。
また、車両制御システムにおいて、制御装置は、車両走行条件を経済性優先とするときは、回転電機の温度が予め定めた閾値温度以上であって、かつ回転電機の出力が予め定めた閾値出力以上となるときに電動冷媒ポンプを作動させる。一方、車両走行条件を出力優先とするときは、回転電機の温度が予め定めた閾値温度以上、または回転電機の出力が予め定めた閾値出力以上となるときに電動冷媒ポンプを作動させる。回転電機の温度に関する条件と回転電機の出力に関する条件とについて、これらをＡＮＤ条件として電動冷媒ポンプを作動させる場合と、ＯＲ条件として電動冷媒ポンプを作動させる場合とを比較すると、前者の方が電動冷媒ポンプの作動範囲が狭く、後者の方が電動冷媒ポンプの作動範囲が広い。したがって、前者の方が電力の消費が少なく電力の経済性が高く、後者の方が電力の消費は多いが車両の出力性の自由度が高い。このように電動冷媒ポンプの作動条件を変更することで、車両の走行に対する経済性や出力性を考慮した電動冷媒ポンプの作動制御を行うことができる。
また、車両制御システムにおいて、ユーザの走行条件指示に従って、経済性優先または出力優先の選択を決定する。例えば、車両に走行モード選択スイッチ等を設けて、このスイッチをユーザが操作することで、ユーザは、市街地走行、登坂走行等の車両走行状態に応じて、自動的に経済性優先か出力優先かに切替えることができる。
また、車両制御システムにおいて、車両走行状態を規定する情報に従って、経済性優先または出力優先の選択を決定する。例えば、車両にナビゲーション装置を搭載し、そこからの情報に従って、市街地走行、登坂走行等の車両走行状態に応じて、自動的に経済性優先か出力優先かに切替えることができる。
また、車両制御システムにおいて、電動冷媒ポンプの作動の有無について、ヒステリシス特性を設定するので、電動冷媒ポンプの起動と停止が短時間に繰り返されることを防止し、電動冷媒ポンプの長寿命化を図ることができる。
本発明に係る実施の形態における車両制御システムの構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、電動オイルポンプの作動制御の手順を示すフローチャートである。 本発明に係る実施の形態において、回転電機の温度に関する条件と回転電機の出力に関する条件とをＡＮＤ条件としたときの電動オイルポンプの作動領域を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、回転電機の温度に関する条件と回転電機の出力に関する条件とをＯＲ条件としたときの電動オイルポンプの作動領域を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、回転電機のみの駆動が行われるレンジのときの電動オイルポンプの作動制御を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、電動オイルポンプの作動と停止の切替タイミングについて回転電機の温度に関するヒステリシス特性を設けるときを示す図である。 本発明に係る実施の形態において、電動オイルポンプの作動と停止の切替タイミングについて回転電機の出力に関するヒステリシス特性を設けるときを示す図である。 本発明に係る実施の形態において、電動オイルポンプの作動タイミングのヒステリシス特性の幅を回転電機の温度に応じて変更する例を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、電動オイルポンプの作動タイミングのヒステリシス特性の幅を回転電機の出力に応じて変更する例を示す図である。
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、車両として、エンジンと回転電機とを搭載するハイブリッド車両を述べるが、これは説明のための例示であって、回転電機を搭載する車両であればよい。例えば、エンジンを搭載しない電気自動車であっても構わない。また、ハイブリッド車両の動力装置として、エンジンと１台の回転電機とその間に設けられる動力伝達機構を有する構成を説明するが、これも説明のための例示である。ここでは、ハイブリッド車両としてエンジンと回転電機を有するものであればよく、エンジンの出力と回転電機の出力との間の関係は、車両の仕様に応じ、適宜変更が可能である。また、車両に搭載される回転電機を１台として説明するが、これも例示であって、複数の回転電機が車両に搭載される場合であってもよい。例えば、１台の回転電機を駆動用に、もう１台の回転電機を発電用に用いる構成としてもよく、前輪駆動用と後輪駆動用で別々の回転電機としてもよい。
また、以下では、回転電機を冷却する冷媒として潤滑油としても用いられるＡＴＦを説明するが、これは例示であって、これ以外の冷却用流体でもよい。これに伴い、冷媒を循環する冷媒ポンプにオイルポンプの表記を用いるが、これもＡＴＦを用いる場合に合わせたものである。
また、電動オイルポンプの駆動回路の電源としては、回転電機の電源装置とは独立の低電圧電源として説明するが、これは説明のための例示である。例えば、回転電機の電源装置から低電圧に電圧変換された電力を電動オイルポンプの駆動回路に供給するものとしてもよい。
また、以下では、回転電機と動力伝達機構とが１つのケース体に収納され、そのケース内とオイルポンプユニットとの間で冷媒が循環するものとして説明するが、これは説明のための例示である。例えば、１つのケースにまとめずに、回転電機と動力伝達機構とオイルポンプユニットの間を冷媒が循環する構成としてもよい。
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
図１は、ハイブリッド車両についての車両制御システム１０の構成を示す図である。この車両制御システム１０は、ハイブリッド車両に搭載される回転電機２０の冷却構造１２と、制御装置８０を含むシステムである。
冷却構造１２は、ハイブリッド車両の駆動源である動力装置１４として、エンジン１６と図１ではＭ／Ｇとして示される回転電機２０を含み、回転電機２０に接続されるＭ／Ｇ駆動回路３０とその電源である高電圧電源３２を含む。冷却構造１２は、さらに、回転電機２０を内部に含むケース体２４の内部に冷媒２６を循環供給するオイルポンプユニット４０を含む。オイルポンプユニット４０は、図１ではＭＯＰとして示される機械式オイルポンプ４２と、ＥＯＰとして示される電動オイルポンプ４４を含んで構成される。
動力装置１４は、エンジン１６と、回転電機２０と、この間に設けられる動力伝達機構１８を含んで構成される。エンジン１６は、内燃機関である。また、回転電機２０は、ハイブリッド車両に搭載されるモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）であって、Ｍ／Ｇ駆動回路３０から電力が供給されるときはモータとして機能し、エンジン１６による駆動時、あるいはハイブリッド車両の制動時には発電機として機能する三相同期型回転電機である。
回転電機２０に設けられる温度検出器２７は、回転電機２０の温度θMを検出する回転電機温度検出手段である。温度検出器２７の検出データは、図示されていない適当な信号線を用いて、制御装置８０に伝送される。
動力伝達機構１８は、ハイブリッド車両に供給する動力をエンジン１６の出力と回転電機２０の出力との間で分配する機能を有する機構である。かかる動力伝達機構１８としては、エンジン１６の出力軸、回転電機２０の出力軸、図示されていない車軸への出力軸の３つの軸に接続される遊星歯車機構を用いることができる。図１で動力伝達機構１８とエンジン１６とを接続する軸がエンジン１６の出力軸２２である。この出力軸２２は、接続軸７０を介して機械式オイルポンプ４２の駆動軸に接続され、機械式オイルポンプ４２の駆動に用いられる。
Ｍ／Ｇ駆動回路３０は、高電圧電源３２の直流電力と回転電機２０を駆動するための交流電力との間の電力変換を行うインバータを含む回路である。インバータは、複数のスイッチング素子のオンオフタイミングを適切に調整するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御によって三相駆動信号を生成して、回転電機２０に供給する回路である。ＰＷＭ制御は、回転電機２０の回転周期に応じた周期を有する基本波信号と、鋸歯状波形を有するキャリア信号との比較で、パルス幅を変調する制御である。インバータは、このＰＷＭ制御によって、回転電機２０の出力を所望の動作状態とする。
高電圧電源３２は、充放電可能な高電圧用二次電池である。具体的には、約２００Ｖから約３００Ｖの端子電圧を有するリチウムイオン組電池で構成することができる。組電池は、単電池または電池セルと呼ばれる端子電圧が１Ｖから数Ｖの電池を複数個組み合わせて、上記の所定の端子電圧を得るようにしたものである。高電圧電源３２としては、その他に、ニッケル水素組電池、大容量キャパシタ等を用いることができる。
ケース体２４は、動力伝達機構１８と回転電機２０とを内部に含む筐体である。ケース体２４の内部空間には、動力伝達機構１８と回転電機２０の可動部分の潤滑と、動力伝達機構１８および回転電機２０の冷却を行うための冷媒２６が貯留される。冷媒としては、ＡＴＦと呼ばれる潤滑油を用いることができる。
ケース体２４に設けられる温度検出器２８は、冷媒２６の温度θCを検出する冷媒温度検出手段である。温度検出器２８の検出データは、図示されていない適当な信号線を用いて、制御装置８０に伝送される。
オイルポンプユニット４０は、機械式オイルポンプ４２と、電動オイルポンプ４４を含むユニットで、ケース体２４の内部空間に冷媒２６を循環供給する冷媒ポンプユニットである。冷媒排出路６０は、ケース体２４において重力方向に沿った下方側、つまりケース体２４の底部に近い箇所に設けられる冷媒排出口と、オイルポンプユニット４０を結ぶ冷媒流通パイプである。冷媒供給路６２は、オイルポンプユニット４０と、ケース体２４において重力方向に沿った上方側、つまりケース体２４の天井部に近い箇所に設けられる冷媒供給口とを結ぶ冷媒流通パイプである。オイルクーラ５０は、冷媒２６の温度を空冷あるいは水冷によって低下させる熱交換器である。
機械式オイルポンプ４２は、駆動軸が接続軸７０を介してエンジン１６の出力軸２２に接続される機械式冷媒ポンプで、エンジン１６が動作するときに駆動される。すなわち、エンジン１６の始動に伴って機械式オイルポンプ４２は駆動が開始され、エンジン１６が停止すると機械式オイルポンプ４２の駆動が終了する。
電動オイルポンプ４４は、制御装置８０からの制御信号の下でＥＯＰ駆動回路７２によって駆動される電動冷媒ポンプである。ＥＯＰ駆動回路７２には、低電圧電源７４から直流電力が供給される。低電圧とは、高電圧電源３２の電圧に比較して低電圧という意味で、例えば約１２Ｖから１６Ｖの電圧を用いることができる。電動オイルポンプ４４の駆動軸を回転させるモータとしては、三相同期型モータを用いることができる。この場合には、ＥＯＰ駆動回路７２は、直流交流変換機能を有するインバータを含んで構成される。また、インバータのＰＷＭ制御におけるオン・オフデューティを変更することによって、電動オイルポンプ４４の出力を可変することができる。
なお、三相同期型モータの代わりに単相交流モータを用いることもでき、あるいは直流モータを用いることもできる。電動オイルポンプ４４の駆動軸を回転させるモータとして用いられるモータ形式に応じて、ＥＯＰ駆動回路７２の内容が変更される。
機械式オイルポンプ４２と電動オイルポンプ４４とは、冷媒排出路６０と冷媒供給路６２の間に、互いに並列の関係で接続される。逆止弁４６は、機械式オイルポンプ４２とケース体２４の冷媒供給口との間で冷媒２６が逆流しないように設けられる弁である。同様に逆止弁４８は、電動オイルポンプ４４と、ケース体２４の冷媒供給口との間で冷媒２６が逆流しないように設けられる弁である。
制御装置８０は、上記の各要素を全体として制御する機能を有するが、特にここでは、ハイブリッド車両の走行条件を経済性優先か出力優先かのいずれかに選択でき、その選択に応じて電動オイルポンプ４４の作動を制御する機能を有する。かかる制御装置８０は、ハイブリッド車両搭載に適したコンピュータで構成することができる。
ここで、ハイブリッド車両の走行条件を経済性優先とすることとは、エンジン１６についていえば燃料の経済性である燃費を向上させることを優先とし、回転電機２０についていえば電力の経済性である電費を向上させることを優先とすることである。経済性優先とすることで、例えば、高電圧電源３２の１回の充電によって可能な走行距離を延ばすことができる。住宅地走行、市街地走行等の安定走行のときには経済性優先とすることが好ましい。
また、ハイブリッド車両の走行条件を出力優先とすることとは、動力装置１４の出力を大きくして、車両加速性等を増大させることを優先することである。登坂走行、高速道路での追越等のときには、出力優先とすることが好ましい。
制御装置８０に接続される走行モードスイッチ１１０は、ハイブリッド車両の運転者等のユーザによって操作される操作子で、ハイブリッド車両の走行条件を経済性優先とし、または出力優先とすることができる選択決定手段である。走行モードスイッチ１１０の操作によって、ハイブリッド車両の走行モードが選択されると、その走行モードに応じて、電動オイルポンプ４４の作動が自動的に制御される。かかる走行モードスイッチ１１０は、車室内の操作パネル等に設けることができる。
また、制御装置８０に接続されるナビゲーション装置１１２は、ハイブリッド車両が走行する道路状況等を制御装置８０に送信する装置である。例えば、ハイブリッド車両が現在または近い将来走行する道路が上り坂であるか下り坂であるか平坦路であるかの情報、ハイブリッド車両が現在または近い将来走行する区域が市街地か住宅地か等の情報、道路の速度制限の情報等の車両走行状態を規定する情報が提供される。制御装置８０は、その車両走行状態を規定する情報に基づき、予め定めた選択基準に従って、ハイブリッド車両の走行条件が経済性優先に適しているか出力優先に適しているかを選択できる。そして、その選択された走行条件に応じて、電動オイルポンプ４４の作動が自動的に制御される。かかるナビゲーション装置１１２は、車室内の操作パネル等に設けることができる。
制御装置８０は、電動オイルポンプ４４の作動制御に用いる条件として、回転電機２０の温度θMを取得して予め定めた閾値温度θM0以上か否かを判断する回転電機温度判断部８２と、回転電機２０の出力ＰMを取得して予め定めた閾値出力ＰM0以上か否かを判断する回転電機出力判断部８４と、回転電機温度判断部８２と回転電機出力判断部８４の結果に基づいて電動オイルポンプ４４の作動を制御するＥＯＰ作動制御部８６と、電動オイルポンプ４４の作動の有無についてヒステリシス特性を設定するヒステリシス設定部８８を含んで構成される。これらの機能は、ソフトウェアを実行することで実現できる。具体的には、ＥＯＰ制御プログラムを実行することで実現できる。
上記構成の作用について、図２以下を用いて詳細に説明する。図２は、ハイブリッド車両の走行条件に応じて電動オイルポンプ４４の作動を制御する手順を示すフローチャートである。各手順は、ＥＯＰ制御プログラムの各処理手順にそれぞれ対応する。
ここでは、まず、ハイブリッド車両の走行条件の選択として、経済性優先を選択するか出力優先を選択するかが決定される（Ｓ１０）。この選択は、運転者等のユーザによって走行モードスイッチ１１０が操作されるときは、その操作位置が経済性優先であるか出力優先であるかを取得することで決定される。走行モードスイッチ１１０が操作されないときでも、ナビゲーション装置１１２から送信される車両の走行状態を規定する情報を取得し、予め定めた選択基準に取得した情報を適用することでも決定することができる。
決定された走行条件が経済性優先のとき（Ｓ１２）、回転電機２０の温度θMが予め定めた閾値温度θM0以上か否かが判断される（Ｓ１４）。この処理手順は、制御装置８０の回転電機温度判断部８２の機能によって実行される。Ｓ１４の判断が肯定されると、次に、回転電機２０の出力ＰMが予め定めた閾値出力ＰM0以上か否かが判断される（Ｓ１６）。この処理手順は、制御装置８０の回転電機出力判断部８４の機能によって実行される。Ｓ１６の判断が肯定されると、電動オイルポンプ４４が作動される（Ｓ１８）。Ｓ１６の判断が否定されるときは、電動オイルポンプ４４は停止状態とされる（Ｓ２０）。ここで、Ｓ１８，Ｓ２０の処理手順は、制御装置８０のＥＯＰ作動制御部８６の機能によって実行される。
つまり、経済性優先のときは、回転電機２０の温度θMが閾値温度θM0以上で、かつ回転電機２０の出力ＰMが閾値出力ＰM0以上であるときに、電動オイルポンプ４４が作動される。ここでは、電動オイルポンプ４４の作動条件が、（回転電機２０の温度θMが閾値温度θM0以上）ＡＮＤ（回転電機２０の出力ＰMが閾値出力ＰM0以上）となっている。
これに対し、決定された走行条件が出力優先のとき（Ｓ２２）、回転電機２０の温度θMが予め定めた閾値温度θM0以上か否かが判断される（Ｓ２４）。この処理手順は、Ｓ１４と同様に、制御装置８０の回転電機温度判断部８２の機能によって実行される。Ｓ２４の判断が肯定されると、電動オイルポンプ４４が作動される（Ｓ１８）。Ｓ２４の判断が否定されても次に、回転電機２０の出力ＰMが予め定めた閾値出力ＰM0以上か否かが判断され（Ｓ２６）この判断が肯定されても、電動オイルポンプ４４が作動される（Ｓ１８）。Ｓ２６の判断も否定されると、電動オイルポンプ４４は停止状態とされる（Ｓ２８）。ここで、Ｓ２６の処理手順は、Ｓ１６と同様に、制御装置８０の回転電機出力判断部８４の機能によって実行される。
つまり、出力優先のときは、回転電機２０の温度θMが閾値温度θM0以上か、または回転電機２０の出力ＰMが閾値出力ＰM0以上となるときに、電動オイルポンプ４４を動作させる。ここでは、電動オイルポンプ４４の動作条件が、（回転電機２０の温度θMが閾値温度θM0以上）ＯＲ（回転電機２０の出力ＰMが閾値出力ＰM0以上）となっている。
図３と図４は、経済性優先のときと出力優先のときについて、電動オイルポンプ４４が作動される範囲を比較して説明する図である。これらの図の横軸は、ハイブリッド車両の車速であり、縦軸は、ハイブリッド車両の動力装置１４が出力するトルクである。動力装置１４においてエンジン１６が停止しているときは回転電機２０のみが作動しているので、その場合には、回転電機２０のトルクである。
図３、図４において、動力装置１４の限界動作範囲９０は、動力装置１４の最大パワー線と、最大出力限界線と、最大車速限界線とで規定される。ここで、出力はパワーで、パワー＝トルク×回転数である。回転数は車速で示すこともできるので、出力一定の特性線は、図３、図４では双曲線状となる。
ハイブリッド車両においてエンジン１６が停止しているときは、回転電機２０の冷却は電動オイルポンプ４４のみで行われる。そのようなハイブリッド車両の走行状態は、ＥＶモード、あるいはＨＶモードにおいてエンジン１６が自動停止しているとき等である。この場合には、動力装置１４の限界動作範囲９０の内側に回転電機２０の限界動作範囲９２が来る。回転電機２０の限界動作範囲９２は、図３、図４において、動作点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｏ，Ａで囲まれる範囲である。動作点Ｂ，Ｃを結ぶ線が回転電機２０の最大パワー線で、動作点Ａ，Ｂを結ぶ線が回転電機２０の最大出力限界線で、動作点Ｃ，Ｄを結ぶ線が回転電機２０のみが作動するときの最大車速限界線で、実際には回転電機２０の最大回転限界線である。
以下では、回転電機２０のみが作動しているときについて電動オイルポンプ４４が作動される範囲を説明する。
図３、図４では、回転電機２０の温度θMが一定の特性線９４と、回転電機２０の出力ＰMが一定の特性線９６が示されている。回転電機２０の限界動作範囲９２は、これらの特性線９４，９６によって、４つの範囲（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に分けられる。範囲（ａ）は、車速＝（回転電機２０の回転数）＝０の線と、最大出力線と、特性線９４と、特性線９６とで囲まれた範囲で、動作点Ａ，Ｅ，Ｆ，Ｈで規定される範囲である。範囲（ｂ）は、最大出力線と、最大パワー線と、特性線９４と、特性線９６とで囲まれた範囲で、動作点Ｅ，Ｂ，Ｃ，Ｆで規定される範囲である。範囲（ｃ）は、出力＝０の線と、最大回転限界線と、特性線９４と、特性線９６とで囲まれた範囲で、動作点Ｆ，Ｃ，Ｄ，Ｇで規定される範囲である。範囲（ｄ）は車速＝（回転電機２０の回転数）＝０の線と、、出力＝０の線と、特性線９４と、特性線９６とで囲まれた範囲で、動作点Ｈ，Ｆ，Ｇ，Ｏで規定される範囲である。
ここで、（回転電機２０の温度θMが閾値温度θM0以上）の範囲は、範囲（ａ）＋範囲（ｂ）である。（回転電機２０の出力ＰMが閾値出力ＰM0以上）の範囲は、範囲（ｂ）＋範囲（ｃ）である。
図３には、経済性優先のときに電動オイルポンプ４４が作動される範囲が斜線で示されている。つまり、経済性優先のときは、回転電機２０が範囲（ｂ）で作動するときに、電動オイルポンプ４４が作動される。ここで、範囲（ｂ）は、回転電機２０の限界動作範囲の中で、（回転電機２０の温度θMが閾値温度θM0以上）ＡＮＤ（回転電機２０の出力ＰMが閾値出力ＰM0以上）の範囲である。この条件は、図２におけるＳ１４の肯定とＳ１６の肯定とを共に満たすもので、Ｓ１８により、電動オイルポンプ４４が作動される。
図４には、出力優先のときに電動オイルポンプ４４が作動される範囲が斜線で示されている。つまり、出力優先のときは、回転電機２０が範囲（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）で作動するときに、電動オイルポンプ４４が作動される。ここで、範囲（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）は、回転電機２０の限界動作範囲の中で、（回転電機２０の温度θMが閾値温度θM0以上）ＯＲ（回転電機２０の出力ＰMが閾値出力ＰM0以上）の範囲である。この条件は、図２におけるＳ２４の肯定またはＳ２６の肯定のときであって、Ｓ１８により、電動オイルポンプ４４が作動される。
図３と図４を比較して分かるように、（回転電機２０の温度θMが閾値温度θM0以上）ＡＮＤ（回転電機２０の出力ＰMが閾値出力ＰM0以上）の範囲の方が、（回転電機２０の温度θMが閾値温度θM0以上）ＯＲ（回転電機２０の出力ＰMが閾値出力ＰM0以上）の範囲よりも狭い。
したがって、（回転電機２０の温度θMが閾値温度θM0以上）ＡＮＤ（回転電機２０の出力ＰMが閾値出力ＰM0以上）の範囲の方が、電動オイルポンプ４４が動作する範囲が狭い。つまり、電費向上要求あるいは距離優先要求に適し、経済性を優先するときに適した範囲である。
逆に、（回転電機２０の温度θMが閾値温度θM0以上）ＯＲ（回転電機２０の出力ＰMが閾値出力ＰM0以上）の範囲の方は、電動オイルポンプ４４が動作する範囲が広いので、経済性が犠牲になるが、広範囲でパワーを確保でき、出力優先要求に適した範囲である。
このように、回転電機２０の温度θMが予め定めた閾値温度θM0以上となる条件と、回転電機２０の出力ＰMが予め定めた閾値出力ＰM0以上となる条件とに基づいて、電動オイルポンプ４４を作動させることで、経済性優先あるいは出力優先のいずれにも適切に対応することができる。
ハイブリッド車両において、回転電機２０のみが作動する状態としては、車両を後退させるＲレンジのときがある。Ｒレンジのときは、ハイブリッド車両の駆動に回転電機２０のみが用いられるので、回転電機２０の負荷が重い。したがって、Ｒレンジが選択されたときは、電動オイルポンプ４４を作動することが好ましい。図５は、その様子を示す図である。ここでは、時間ｔ1でＲレンジがＯＮとなって選択され、時間ｔ2でＲレンジがＯＦＦとなって他のレンジが選択された場合が示されている。この場合では、ＲレンジがＯＮとなった時間ｔ1のときに電動オイルポンプ４４がＯＮとなって作動開始し、ＲレンジがＯＦＦとなった時間ｔ2のときに電動オイルポンプ４４がＯＦＦとなって作動停止する。これによって、Ｒレンジのときにおける回転電機２０の過熱を防止できる。
上記では、電動オイルポンプ４４の作動開始が回転電機２０の温度θMと出力ＰMに基づいて行われることを説明したが、電動オイルポンプ４４の作動停止も、同様に回転電機２０の温度と出力に基づいて行われる。この場合、作動開始の条件と作動停止の条件を同じとすると、回転電機２０の温度θMが閾値温度θM0の近傍にある場合、回転電機２０の出力ＰMが閾値出力ＰM0にある場合に、電動オイルポンプ４４が作動開始と作動停止を頻繁に繰り返す恐れがある。電動オイルポンプ４４が作動開始と作動停止を頻繁に繰り返すと、電動オイルポンプ４４の耐久性が低下し、電動オイルポンプ４４の故障につながる可能性がある。
図６と図７は、電動オイルポンプ４４の作動の有無について、ヒステリシス特性を設けた例を示す図である。ヒステリシス特性を設定するのは、制御装置８０のヒステリシス設定部８８の機能によって実行される。
図６は、電動オイルポンプ４４の作動と停止の切替タイミングについて回転電機２０の閾値温度θM0に関するヒステリシス特性を設ける様子が示されている。ここでは、電動オイルポンプ４４が作動開始する閾値温度θMAと、作動停止するときの閾値温度θMBよりもＨθだけ高温に設定される。つまり、電動オイルポンプ４４が作動開始する動作線１００と作動停止する動作線１０２は、回転電機２０の温度としてＨθのヒステリシス幅を介して離間して設定される。
図７は、電動オイルポンプ４４の作動と停止の切替タイミングについて回転電機２０の閾値出力ＰM0に関するヒステリシス特性を設ける様子が示されている。ここでは、電動オイルポンプ４４が作動開始する閾値出力ＰMCと、作動停止するときの閾値出力ＰMDよりもＨPだけ高温に設定される。つまり、電動オイルポンプ４４が作動開始する動作線１０４と作動停止する動作線１０６は、回転電機２０の出力としてＨPのヒステリシス幅を介して離間して設定される。
このように、電動オイルポンプ４４の作動の有無について、ヒステリシス特性を設けることで、電動オイルポンプ４４が作動開始と作動停止を頻繁に繰り返すことを防止し、電動オイルポンプ４４の長寿命化を図ることができる。
上記では、回転電機２０の具体的な温度θMまたは具体的な出力ＰMに関わらずヒステリシス幅を一定として説明したが、これを具体的な温度θMまたは具体的な出力ＰMに応じてヒステリシス幅を変えるものとしてもよい。
図８は、電動オイルポンプ４４の作動タイミングのヒステリシス幅ＨPを回転電機２０の具体的な温度θMに応じて変更する例を示す図である。ここでは、回転電機２０の温度θMが高温となるにつれて、図７で説明したヒステリシス幅ＨPを大きく設定する様子が示される。すなわち、回転電機２０の温度θMがθM3以下のときはヒステリシス幅ＨP＝０で、θMがθM3からθM4の間はヒステリシス幅ＨP＝ＰMC−ＰME＝ＨP1に設定され、θMがθM4以上のときはＨP1よりも大きな値のヒステリシス幅ＨP＝ＰMC−ＰMD＝ＨP2に設定される。ＰMC，ＰMDは図７で説明した内容である。
このように、回転電機２０の温度θMが高いときにシステリシス幅を大きく取って電動オイルポンプ４４の作動時間を長く取ることで、回転電機２０の冷却を十分なものとできる。また、回転電機２０の温度θMが低いときにはシステリシス幅を小さくして電動オイルポンプ４４の作動時間を短くし、過剰冷却を防止し、電力の経済性の向上を図ることができる。
図９は、電動オイルポンプ４４の作動タイミングのヒステリシス幅ＨPを回転電機２０の具体的な出力ＰMに応じて変更する例を示す図である。ここでは、回転電機２０の出力ＰMが大となるにつれて、図７で説明したヒステリシス幅Ｈθを大きく設定する様子が示される。すなわち、回転電機２０の出力ＰMがＰM3以下のときはヒステリシス幅Ｈθ＝０で、ＰMがＰM3からＰM4の間はヒステリシス幅Ｈθ＝θMA−θMC＝Ｈθ1に設定され、ＰMがＰM4以上のときはＨθ1よりも大きな値のヒステリシス幅Ｈθ＝θMA−θMB＝ＨP2に設定される。θMA，θMBは図６で説明した内容である。
このように、回転電機２０の出力ＰMが大のときにシステリシス幅を大きく取って電動オイルポンプ４４の作動時間を長く取ることで、回転電機２０の冷却を十分なものとできる。また、回転電機２０の出力ＰMが小のときにはシステリシス幅を小さくして電動オイルポンプ４４の作動時間を短くし、過剰冷却を防止し、電力の経済性の向上を図ることができる。
本発明に係る車両制御システムは、電動オイルポンプを搭載する車両に利用できる。
１０ 車両制御システム、１２ 冷却構造、１４ 動力装置、１６ エンジン、１８ 動力伝達機構、２０ 回転電機、２２ 出力軸、２４ ケース体、２６ 冷媒、２７，２８ 温度検出器、３０ Ｍ／Ｇ駆動回路、３２ 高電圧電源、４０ オイルポンプユニット、４２ 機械式オイルポンプ（ＭＯＰ）、４４ 電動オイルポンプ（ＥＯＰ）、４６，４８ 逆止弁、５０ オイルクーラ、６０ 冷媒排出路、６２ 冷媒供給路、７０ 接続軸、７２ ＥＯＰ駆動回路、７４ 低電圧電源、８０ 制御装置、８２ 回転電機温度判断部、８４ 回転電機出力判断部、８６ ＥＯＰ作動制御部、８８ ヒステリシス設定部、９０，９２ 限界動作範囲、９４，９６ 特性線、１００，１０２，１０４，１０６ 動作線、１１０ 走行モードスイッチ、１１２ ナビゲーション装置。

Claims (4)

  1. 回転電機と、
    回転電機を冷却する手段であって、所定の冷却用流体を循環させる電動冷媒ポンプと、
    回転電機の温度が予め定めた閾値温度以上となる条件と、回転電機の出力が予め定めた閾値出力以上となる条件とに基づいて、回転電機の冷却手段である電動冷媒ポンプを作動させる制御装置と、
    を備え、
    制御装置は、
    車両走行条件を電力消費に関する経済性優先とするときは、回転電機の温度が予め定めた閾値温度以上であって、かつ回転電機の出力が予め定めた閾値出力以上となるときの狭い作動範囲で電動冷媒ポンプを作動させ、
    車両走行条件を車両の出力に関する出力性優先とするときは、回転電機の温度が予め定めた閾値温度以上、または回転電機の出力が予め定めた閾値出力以上となるときの広い範囲で電動冷媒ポンプを作動させることを特徴とする車両制御システム。
  2. 請求項１に記載の車両制御システムにおいて、
    制御装置は、
    ユーザの走行条件指示に従って、経済性優先または出力性優先の選択を決定することを特徴とする車両制御システム。
  3. 請求項１に記載の車両制御システムにおいて、
    車両走行条件を規定する情報を制御装置に送信するナビゲーション装置を備え、
    制御装置は、
    ナビゲーション装置から送信される車両走行状態を規定する情報に従って、経済性優先または出力性優先の選択を決定することを特徴とする車両制御システム。
  4. 請求項１から３のいずれか１に記載の車両制御システムにおいて、
    制御装置は、
    電動冷媒ポンプの作動の有無について、ヒステリシス特性を設定することを特徴とする車両制御システム。
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