JP2008012963A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の冷却系統が故障しても、車両の走行を良好に継続する。
【解決手段】エンジンＥＣＵは、電動ウォータポンプの回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）を算出するステップ（Ｓ１００）と、電動ウォータポンプ回転数ＷＰＲを検出するステップ（Ｓ１０２）と、ＷＰＲ（ＴＧＴ）とＷＰＲとに基づいて電動ウォータポンプのダイアグが検出された場合において（S１０４にてＹＥＳ)、エンジン冷却水の高温フラグがセットされていると（Ｓ１０８にてＹＥＳ）モータ走行を行なうステップ（Ｓ１１８）と、高温フラグがセットされていないと（Ｓ１０８にてＮＯ）エンジン制限走行を行なうステップ（Ｓ１２０）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図７

Description

本発明は、車両の走行源となる内燃機関を有するとともに、他の走行源を有するハイブリッド車両に関し、特に、内燃機関を冷却する冷媒を循環させるウォータポンプのフェール時の制御に関する。

燃料の燃焼エネルギーで作動するエンジンと、電気エネルギーで作動する電動モータとを車両走行時の動力源として備えているとともに、その動力源と駆動輪との間に自動変速機が設けられているハイブリッド車両が実用化されている。このようなハイブリッド車両においては、たとえば運転状態に応じてエンジンと電動モータとを使い分けて走行することにより、所定の走行性能を維持しつつ燃料消費量や排出ガス量を低減できる。具体的には、エンジンのみを動力源として走行するエンジン走行モード、電動モータのみを動力源として走行するモータ走行モード、エンジンおよび電動モータの両方を動力源として走行するエンジン＋モータ走行モードなど、エンジンおよび電動モータの作動状態が異なる複数の運転モードを備えており、車速（または動力源回転数）およびアクセル操作量などの運転状態をパラメータとする動力源マップ等の予め定められたモード切換え条件に従って自動的に切換えられるようになっている。

このハイブリッド車両には、エンジンの熱源を冷却する冷却系が備えられている。エンジンの冷却系は、エンジンの熱を冷却水に取り込む機構と、冷却水の熱の空冷等を行なうラジエータと、冷却水を循環させるウォータポンプなどで構成される。

このような冷却系において、冷却水中に異物が混入してウォータポンプのインペラにはさまった場合など、ウォータポンプに故障を生じたとき等には、冷却系の異常により、エンジンの運転に支障が生じる場合があった。かかる支障は、ハイブリッド車両の運転効率の低下などの弊害を招いたり、運転そのものを不能にしてしまったりする。

ハイブリッド車両の場合には、モータおよびインバータと、エンジンとでは、許容温度が相違するため、それぞれの冷却を行なうために、２組の冷却系が別個に設けられることもある。特開２００４−７６６０３号公報（特許文献１）は、熱源を冷却する複数の冷却系を有する多重冷却システムの実用性の向上を目的とする、多重冷却システムを開示する。この多重冷却システムは、冷媒を循環させる循環路と、循環路内で冷媒を循環させる動力部と、冷媒の排熱を行なう排熱部とを有する複数の冷却系と、複数の冷却系の循環路を直結するバイパス部と、冷媒が各冷却系内で個別に循環する独立循環状態と、冷媒がバイパス部を経て複数の冷却系を循環する直結循環状態とを切換えるための切替部とを備える。さらに、この多重冷却システムは、熱源の熱発生を制御する熱源制御部を備え、熱源制御部は、直結循環状態の場合には、熱源の熱発生を抑制する。

この多重冷却システムによると、たとえば、一部の冷却系について動力部の故障があった場合でも、直結循環状態を利用することで、他の冷却系の動力部でその機能を代用することができる。一部の冷却系の不具合による致命的な問題の発生を抑止することができる。さらに、独立循環状態と直結循環状態との切換えに伴う冷却能力の変化に応じて熱発生を制御することができる。たとえば、熱源の温度が冷却目標温度になるように、両者の偏差に基づきフィードバック制御などで熱発生を抑制する方法、予め設定されたマップ等に応じてオープンループ制御によって熱発生を抑制する方法などを適用することができる。
特開２００４−７６６０３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたような流路切換え可能な多重冷却システムにすると、エンジンを冷却する冷却系とハイブリッド電装品を冷却する冷却系とが別系統である場合に比べて、冷却系のハードウェアおよびその制御が複雑になりコストアップを招きかねない。さらに、特許文献１に開示されたような熱発生を抑制する方法では、その抑制が不十分であって、エンジンの運転に支障を回避できない可能性がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、内燃機関の冷却系統が故障しても、車両の走行を良好に継続することが可能な、ハイブリッド車両の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る制御装置は、内燃機関および内燃機関以外の動力源を車両の走行源とするハイブリッド車両を制御する。この制御装置は、内燃機関の冷却系統の異常を検出するための異常検出手段と、内燃機関の温度を検出するための検出手段と、冷却系統の異常を検出した場合には、内燃機関の温度についての条件に従って、内燃機関の出力を制限して車両の走行源とする第１の状態および動力源を車両の走行源とする第２の状態のいずれかの状態になるように内燃機関および動力源を制御するための制御手段とを含む。

第１の発明によると、内燃機関の冷却系統の異常が検出された状態では内燃機関の温度が過上昇して内燃機関を破損する可能性がある。このため、冷却系統の異常が検出されると、内燃機関の温度が高くないときには内燃機関の出力を制限した第１の状態で車両の走行を継続する。このように出力を制限しても内燃機関の温度が上昇すると、内燃機関の運転を停止させて内燃機関以外の動力源が走行源となる第２の状態で車両の走行を継続する。このように第２の状態で車両を走行していると内燃機関の温度が低下する。この場合には、動力源の一例であるモータへの電力を供給する蓄電機構（バッテリやキャパシタ）の充電量が制御下限値まで下がらないようにすることも考慮して、内燃機関の出力を制限した第１の状態で車両の走行を継続する。このときに内燃機関の出力の一部を用いて蓄電機構を充電することも好ましい。このような第１の状態と第２の状態とを内燃機関の温度に基づく切換えを繰り返すことにより、冷却系統の異常が検出されても航続距離を延ばすことができる。その結果、内燃機関の冷却系統が故障しても、車両の走行を良好に継続することが可能な、ハイブリッド車両の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、内燃機関の温度が予め定められた温度よりも低いという条件を満足すると、第１の状態になるように、内燃機関および動力源を制御するための手段を含む。

第２の発明によると、冷却系統の異常が検出されると、内燃機関の温度が低いときには内燃機関の出力を制限した第１の状態で車両の走行を継続する。このように出力を制限するので、内燃機関の温度が過上昇することを回避できる。

第３の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、内燃機関の温度が予め定められた温度よりも高いという条件を満足すると、第２の状態になるように、内燃機関および動力源を制御するための手段を含む。

第３の発明によると、冷却系統の異常が検出されると、内燃機関の温度が高いときには内燃機関を停止して内燃機関以外の動力源が走行源となる第２の状態で車両の走行を継続する。このように内燃機関の運転を停止するので、内燃機関の温度がこれ以上上昇することを回避できる。

第４の発明に係る制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、内燃機関の温度が予め定められた第１の温度よりも低いという条件を満足すると、第１の状態になるように、内燃機関の温度が第１の温度よりも高く定められた第２の温度よりも高いという条件を満足すると、第２の状態になるように、内燃機関および動力源を制御するための手段を含む。

第４の発明によると、冷却系統の異常が検出されると、内燃機関の温度が第１の温度よりも低いときには内燃機関の出力を制限した第１の状態で車両の走行を継続して、内燃機関の温度が第２の温度（第１の温度よりも高い）よりも高くなると、内燃機関以外の動力源が走行源となる第２の状態で車両の走行を継続する。第１の温度と、その第１の温度よりも高い第２の温度とを設定して、内燃機関の温度に関する条件にヒステリシス性を持たせることにより、ハンチングすることを回避して、第１の状態と第２の状態とを適切に切換えることができる。

第５の発明に係る制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、異常検出手段は、冷却系統において冷却媒体を循環させるポンプの異常を検出するための手段を含む。

第５の発明によると、機械式や電動式のポンプが故障するを異常として検出して、第１の状態と第２の状態とを切換えて、車両の航続距離を延ばすことができる。

第６の発明に係る制御装置においては、第５の発明の構成に加えて、ポンプは、電動ウォータポンプである。

第６の発明によると、電動ウォータポンプへの回転指令値と実際の回転数との乖離状態に基づいて、電動ウォータポンプの異常を検出して、第１の状態と第２の状態とを切換えて、車両の航続距離を延ばすことができる。

第７の発明に係る制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、検出手段は、冷却系統における冷媒の温度に基づいて、内燃機関の温度を検出するための手段を含む。

第７の発明によると、内燃機関の温度と冷却媒体との温度との間には正の相関関係が成立するので、内燃機関の温度を直接検出することなく、冷却媒体の温度を検出するので、内燃機関の温度の検出が容易に行なうことができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。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り返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本実施の形態に係る制御装置を含む、ハイブリッド車両全体の制御ブロック図を説明する。なお、本発明は図１に示すハイブリッド車両に限定されない。本発明は、動力源としての、たとえばガソリンエンジン等の内燃機関（以下、エンジンとして説明する）が、車両を走行させる駆動源（走行源）であって、かつ、ジェネレータの駆動源であればよい。さらに、駆動源がエンジンおよびモータジェネレータであって、モータジェネレータの動力により走行可能な車両であればよく（エンジンを停止させても停止させなくても）、走行用のバッテリを搭載した他の態様を有するハイブリッド車両であってもよい（いわゆるシリーズ型やパラレル型等のハイブリッド車両に限定されない）。このバッテリは、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などであって、その種類は特に限定されるものではない。また、バッテリの代わりにキャパシタでも構わない。

ハイブリッド車両は、エンジン１２０と、モータジェネレータ（ＭＧ）１４０とを含む。なお、以下においては、説明の便宜上、モータジェネレータ１４０を、モータジェネレータ１４０Ａ（またはＭＧ（２）１４０Ａ）と、モータジェネレータ１４０Ｂ（またはＭＧ（１）１４０Ｂ）と表現するが、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、モータジェネレータ１４０Ａがジェネレータとして機能したり、モータジェネレータ１４０Ｂがモータとして機能したりする。このモータジェネレータがジェネレータとして機能する場合に回生制動が行なわれる。モータジェネレータがジェネレータとして機能するときには、車両の運動エネルギが電気エネルギに変換されて、車両が減速される。

ハイブリッド車両は、この他に、エンジン１２０やモータジェネレータ１４０で発生した動力を駆動輪１６０に伝達したり、駆動輪１６０の駆動をエンジン１２０やモータジェネレータ１４０に伝達したりする減速機１８０と、エンジン１２０の発生する動力を駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）との２経路に分配する動力分割機構（たとえば、後述する遊星歯車機構）２００と、モータジェネレータ１４０を駆動するための電力を充電する走行用バッテリ２２０と、走行用バッテリ２２０の直流とモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）およびモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）の交流とを変換しながら電流制御を行なうインバータ２４０と、走行用バッテリ２２０の充放電状態（たとえば、ＳＯＣ（State Of Charge））を管理制
御するバッテリ制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）という）２６０と、エンジン１２０の動作状態を制御するエンジンＥＣＵ２８０と、ハイブリッド車両の状態に応じてモータジェネレータ１４０およびバッテリＥＣＵ２６０、インバータ２４０等を制御するＭＧ＿ＥＣＵ３００と、バッテリＥＣＵ２６０、エンジンＥＣＵ２８０およびＭＧ＿ＥＣＵ３００等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御するＨＶ＿ＥＣＵ３２０等を含む。

本実施の形態において、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間には昇圧コンバータ２４２が設けられている。これは、走行用バッテリ２２０の定格電圧が、モータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）やモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）の定格電圧よりも低いので、走行用バッテリ２２０からモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）やモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）に電力を供給するときには、昇圧コンバータ２４２で電力を昇圧する。

なお、図１においては、各ＥＣＵを別構成としているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい（たとえば、図１に、点線で示すように、ＭＧ＿ＥＣＵ３００とＨＶ＿ＥＣＵ３２０とを統合したＥＣＵとすることがその一例である）。

動力分割機構２００は、エンジン１２０の動力を、駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）との両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。モータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）の回転数を制御することにより、動力分割機構２００は無段変速機としても機能する。エンジン１２０の回転力はキャリア（Ｃ）に入力され、それがサンギヤ（Ｓ）によってモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）に、リングギヤ（Ｒ）によってモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）および出力軸（駆動輪１６０側）に伝えられる。回転中のエンジン１２０を停止させる時には、エンジン１２０が回転しているので、この回転の運動エネルギをモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）で電気エネルギに変換して、エンジン１２０の回転数を低下させる。

図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、車両の状態について予め定められた条件が成立すると、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、モータジェネレータ１４０のモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）のみによりハイブリッド車両の走行を行なうようにモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）およびエンジンＥＣＵ２８０を介してエンジン１２０を制御する。たとえば、予め定められた条件とは、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが予め定められた値以上であるという条件等である。このようにすると、発進時や低速走行時等であってエンジン１２０の効率が悪い場合に、モータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）のみによりハイブリッド車両の走行を行なうことができる。この結果、走行用バッテリ２２０のＳＯＣを低下させることができる（その後の車両停止時に走行用バッテリ２２０を充電することができる）。

また、通常走行時には、たとえば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を２経路に分け、一方で駆動輪１６０の直接駆動を行ない、他方でモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）を駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）を駆動して駆動輪１６０の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらに走行用バッテリ２２０からの電力をモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）に供給してモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）の出力を増大させて駆動輪１６０に対して駆動力の追加を行なう。一方、減速時には、駆動輪１６０により従動するモータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）がジェネレータとして機能して回生発電を行ない、回収した電力を走行用バッテリ２２０に蓄える。なお、走行用バッテリ２２０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２０の出力を増加してモータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）による発電量を増やして走行用バッテリ２２０に対する充電量を増加する。

また、走行用バッテリ２２０の目標ＳＯＣはいつ回生が行なわれてもエネルギーが回収できるように、通常は６０％程度に設定される。また、ＳＯＣの上限値と下限値とは、走行用バッテリ２２０のバッテリの劣化を抑制するために、たとえば、制御上限値を８０％とし、制御下限値を３０％として設定され、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、ＭＧ＿ＥＣＵ３００を介してＳＯＣが上限値および下限値を越えないようにモータジェネレータ１４０による発電や回生、モータ出力を制御している。なお、ここで挙げた値は、一例であって特に限定される値ではない。

図２を参照して、動力分割機構２００についてさらに説明する。動力分割機構２００は、サンギヤ（Ｓ）２０２と（以下、単にサンギヤ２０２と記載する）、ピニオンギヤ２０４と、キャリア（Ｃ）２０６（以下、単にキャリア２０６と記載する）と、リングギヤ（Ｒ）２０８（以下、単にリングギヤ２０８と記載する）とを含む遊星歯車から構成される。

ピニオンギヤ２０４は、サンギヤ２０２およびリングギヤ２０８と係合する。キャリア２０６は、ピニオンギヤ２０４が自転可能であるように支持する。サンギヤ２０２はＭＧ（１）１４０Ｂの回転軸に連結される。キャリア２０６はエンジン１２０のクランクシャフトに連結される。リングギヤ２０８はＭＧ（２）１４０Ａの回転軸および減速機１８０に連結される。

エンジン１２０、ＭＧ（１）１４０ＢおよびＭＧ（２）１４０Ａが、遊星歯車からなる動力分割機構２００を介して連結されることで、エンジン１２０、ＭＧ（１）１４０ＢおよびＭＧ（２）１４０Ａの回転数は、共線図において直線で結ばれる関係になる。

なお、このエンジン１２０は、冷却水が流通する通路（ウォータジャケット）が設けられ、エンジン１２０で冷却水が吸収した熱は、電動ウォータポンプによりラジエータへ送り込まれて、ラジエータで放熱される。

本実施の形態に係る制御装置は、たとえばエンジンＥＣＵ２８０により実行されるプログラムにより実現される。この制御装置は、電動ウォータポンプが異常であってエンジン１２０が高温であると、エンジン１２０の温度上昇を回避して走行を継続するように車両を制御する。以下、この制御に関連する制御ブロック図を図３に示す。

図３に示すように、エンジンＥＣＵ２８０には、エンジン１２０のクランク軸近傍等に設けられエンジン１２０の回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ１２８０と、エンジン１２０の冷却水の温度ＴＨＷ（以下、冷却水温度ＴＨＷと記載する）を検出するエンジン冷却水温度センサ１２８２と、電動ウォータポンプの回転軸近傍等に設けられ電動ウォータポンプの回転数ＷＰＲを検出する電動ウォータポンプ回転数センサ１２８４と、アクセルペダルの開度ＡＣＣ（以下、アクセル開度ＡＣＣと記載する）を検出するアクセルペダル開度センサ１２８６とが接続されている。これらの各センサにて検出された物理量に対応する信号（アナログ信号またはデジタル信号）がエンジンＥＣＵ２８０に入力される。

さらに、エンジンＥＣＵ２８０には、エンジン１２０の電子スロットルバルブ１３００と、電動ウォータポンプ１３０２とが接続されている。エンジンＥＣＵ２８０は、アクセル開度ＡＣＣ等から算出されたエンジン１２０に対する要求トルクを算出して、その要求トルクが発生するように電子スロットルバルブ１００に開度指令値ＴＨ（ＴＧＴ）を出力する。たとえば、この開度指令値ＴＨ（ＴＧＴ）は、０（電子スロットルバルブ全閉）〜１００％（電子スロットルバルブ全開）に対応するデューティにより表わされてもよい。エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０の冷却水温度ＴＨＷ等から算出されたエンジン１２０を冷却する冷却水に対する要求流量を算出して、その要求流量が発生するように電動ウォータポンプ１３０２に回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）を出力する。たとえば、この回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）は、０（回転停止）〜１００％（最高回転数）に対応するデューティにより表わされてもよい。

エンジンＥＣＵ２８０は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０と通信リンクで接続され、相互にデータを送受信する。たとえば、エンジンＥＣＵ２８０は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０に対して走行指令モードを表わすデータを送信する。たとえば、モード「１」はエンジン１２０のオーバーヒートを防止するためにモータジェネレータ１４０により走行して、モード「２」はエンジン１２０の出力を制限しながらエンジン１２０により走行して、モード「０」は上述したように、エンジン１２０およびモータジェネレータ１４０を使い分けて走行またはエンジン１２０およびモータジェネレータ１４０により走行する。なお、バッテリＥＣＵ２６０が走行用バッテリ２２０のＳＯＣが制御下限値を下回るとＨＶ＿ＥＣＵ３２０に対して充電要求信号を出力して、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０はモータジェネレータ１４０をエンジン１２０を駆動源としたジェネレータとして機能させて発電して、走行用バッテリ２２０を充電する。

エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン冷却水温度センサ１２８２から入力された冷却水温度ＴＨＷに基づいて、エンジン１２０が高温であることを示す冷却水高温フラグを、セット（ＯＦＦ→ＯＮ）したり、リセット（ＯＮ→ＯＦＦ）したりする。このとき、１つのしきい値を設定しておいて、冷却水温度ＴＨＷとこのしきい値との大小関係のみで冷却水高温フラグをセットしたりリセットしたりすると、冷却水温度ＴＨＷのわずかな上下動で冷却水高温フラグがセットされたりリセットされたりしてハンチングする。このため、図４に示すように、２つのしきい値（高温側の温度しきい値α、低温側の温度しきい値β）を設けて、冷却水温度ＴＨＷが高温側の温度しきい値α以上になると（αより高くなるとでもよい）冷却水高温フラグをセットして、冷却水温度ＴＨＷが低温側の温度しきい値β以下になると（βより低くなるとでもよい）冷却水高温フラグをリセットして、ヒステリシスを持たせる。このようにすると、図４に示すように、冷却水高温フラグが一点鎖線で示すようにハンチングすることを回避できるので、制御性が安定する。

図６を参照して、エンジン１２０のエンジン負荷率上限マップについて説明する。図６は、その横軸をエンジン回転数ＮＥとして、その縦軸を電子スロットルバルブ１３００の開度とした図である。図６の点線で示すように電子スロットルバルブ１３００の開度が大きく、エンジン回転数ＮＥが高いほど、エンジン１２０の発熱量が大きくなる。電動ウォータポンプ１３０２が故障した場合には、エンジン１２０の冷却系による冷却効果が発現しないまたは発現しにくいため、図６の実線で示すエンジン負荷率上限マップよりも原点側でエンジン１２０を動作させて、エンジン１２０からの放熱量自体を減少させる。

なお、図６は一例であって、本発明がこの図６に限定されるものではない。
図７を参照して、本実施の形態に係る制御装置に対応するエンジンＥＣＵ２８０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、このフローチャートで示されるプログラム（サブルーチン）は、予め定められたサイクルタイム（たとえば８０ｍｓｅｃ）で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、エンジンＥＣＵ２８０は、ウォータポンプ回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）を検出する。このとき、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０の冷却水温度ＴＨＷ、外気温等から算出されたエンジン１２０を冷却する冷却水に対する要求流量を算出して、その要求流量が発生するように電動ウォータポンプ１３０２の回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）を算出する。

Ｓ１０２にて、エンジンＥＣＵ２８０は、電動ウォータポンプ回転数ＷＰＲを検出する。このとき、エンジンＥＣＵ２８０は、電動ウォータポンプ回転数センサ１２８４から入力された信号に基づいて、電動ウォータポンプ回転数ＷＰＲを検出する。

Ｓ１０４にて、エンジンＥＣＵ２８０は、電動ウォータポンプ１３０２のダイアグ（ダイアグノーシス：Diagnosis：故障診断）を検出したか否かを判断する。ここでは、電動ウォータポンプ１３０２に異常が発生していると、エンジンＥＣＵ２８０は、電動ウォータポンプ１３０２のダイアグを検出するという。電動ウォータポンプ１３０２のダイアグを検出すると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６へ移される。もしそうでないと（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１１０へ移される。

なお、このときの電動ウォータポンプ１３０２のダイアグ検出について図８を参照して説明する。図８は、その横軸を電動ウォータポンプ１３０２への回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）とし、その縦軸を電動ウォータポンプ回転数センサ１２８４で検出される電動ウォータポンプ１３０２の回転数ＷＰＲとした図である。電動ウォータポンプ１３０２およびその電力供給系統や冷却管路等の冷却系統が正常であれば、実線で示す線上またはその近傍の位置に、回転数指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）と回転数ＷＰＲとの関係（この関係は正比例の関係または正の相関関係）がプロットされる。

ところが、領域Ａは、過回転の異常領域であって、電動ウォータポンプがエアを噛み込んでいたり冷却系からの冷却水漏れ等が発生して空転が発生している。すなわち、回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）が低いにも関わらず実際の回転数ＷＰＲが極めて高い回転になっている異常である。なお、この領域Ａは、回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）がＮ（Ａ）以上においては、正常／異常の判別が困難であるため、回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）がＮ（Ａ）より低い領域で規定されている。

さらに、領域Ｂは、回転不足の異常領域であって、電動ウォータポンプ１３０２が異物を挟み込む等が発生して回転不足が発生している。すなわち、回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）が比較的高いにも関わらず実際の回転数ＷＰＲがあまり高くない回転になっている異常である。なお、この領域Ｂは、回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）がＮ（Ｂ）以下においては、正常／異常の判別が困難であるため、回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）がＮ（Ｂ）より高い領域で規定されている。

さらに、領域Ｃは、回転停止の異常領域であって、電動ウォータポンプ１３０２が回転するように回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）が出力されているにもかかわらず電動ウォータポンプが回転しない異常が発生している。すなわち、電力供給系統が断線していたり、エンジンＥＣＵ２８０から電動ウォータポンプ１３０２への制御線が断線や短絡している場合である。このような場合には、回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）にかかららず、実際の回転数ＷＰＲが０の状態になっている異常である。なお、この領域Ｃは、回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）がＮ（Ｃ）以下においては、正常／異常の判別が困難であるため、回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）がＮ（Ｃ）より高い領域で規定されている。また、図８においては、領域Ｃを上下方向の幅を有するように表わされているが、これはマイナスの回転数を意味するものではない。領域Ｃを明確に表わすために幅を有するように表わしただけであって、実際には領域Ｃにおいては、電動ウォータポンプ１３０２の回転数ＷＰＲは０［ｒｐｍ］の状態である。

なお、図８は一例であって、本発明がこの図８に限定されるものではない。
Ｓ１０６にて、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０の冷却水温ＴＨＷを検出する。このとき、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン冷却水温度センサ１２８２から入力された信号に基づいて、エンジン冷却水温ＴＨＷを検出する。

Ｓ１０８にて、エンジンＥＣＵ２８０は、図４および図５を用いて説明した、冷却水高温フラグがセットされているか否かを判断する。冷却水高温フラグがセットされていると（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２へ移される。もしそうでないと（Ｓ１０８にてＮＯ）、処理はＳ１１４へ移される。

Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ２８０は、走行モードに「０」をセットする。
Ｓ１１２にて、エンジンＥＣＵ２８０は、走行モードに「１」をセットする。

Ｓ１１４にて、エンジンＥＣＵ２８０は、走行モードに「２」をセットする。
Ｓ１１６にて、エンジンＥＣＵ２８０は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０と連携して、通常のＨＶ走行する。

Ｓ１１８にて、エンジンＥＣＵ２８０は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０と連携して、モータジェネレータ１４０により走行（ＥＶ走行）する。

Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ２８０は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０と連携して、図６に示すエンジン負荷率上昇マップを参照して、エンジン１２０の負荷を制限して、エンジン１２０のみ、エンジン１２０およびモータジェネレータ１４０により走行する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ２８０により制御されるハイブリッド車両の動作について、説明する。

［電動ウォータポンプのダイアグ未検出］
電動ウォータポンプの回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）が算出されて（Ｓ１００）、電動ウォータポンプの回転数ＷＰＲが検出される（Ｓ１０２）。図８の領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃのいずれの領域以外に、回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）と回転数ＷＰＲとの関係がプロットされると、電動ウォータポンプ１３０２が異常ではないと判断される（Ｓ１０４にてＮＯ）。

この場合には、走行モードに「０」がセットされて、一例として図９に示すような、運転状態になる。この図９に示す運転状態は、要求トルクが大きくなるとモータジェネレータ１４０でエンジン１２０をアシストして発生トルクを増大させる一例である。

［電動ウォータポンプのダイアグ検出かつ冷却水高温フラグがセット］
電動ウォータポンプの回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）が算出されて（Ｓ１００）、電動ウォータポンプの回転数ＷＰＲが検出される（Ｓ１０２）。図８の領域Ａ、領域Ｂおよび領域Ｃのいずれの領域内に、回転指令値ＷＰＲ（ＴＧＴ）と回転数ＷＰＲとの関係がプロットされると、電動ウォータポンプ１３０２が異常であると判断される（Ｓ１０４にてＹＥＳ）。

このような場合であって、エンジン冷却水温ＴＨＷが検出されて（Ｓ１０６）、図４および図５に示すように、冷却水高温フラグがセットされている場合には（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、電動ウォータポンプ１３０２を含むエンジン１２０の冷却系統に異常が発生しており十分にエンジン１２０を冷却できていない状態であるだけでなく、エンジン１２０の温度がかなり高い状態である。

このような場合には、走行モードに「１」がセットされて、一例として図１０に示すような、運転状態になる。この図１０に示す運転状態は、モータジェネレータ１４０のみにより車両が走行される一例である。

このようにすると、エンジン１２０の運転を停止させているので、エンジン１２０の温度がこれ以上上昇することを回避でき、エンジン１２０のオーバーヒートを回避できる。

［電動ウォータポンプのダイアグ検出かつ冷却水高温フラグがリセット］
上述の図１０に示したように、エンジン１２０の運転を停止させていると時間の経過に伴いエンジン１２０の温度が低下する。このように、エンジン１２０の温度が低下すると、電動ウォータポンプ１３０２が異常であると判断されていても（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、図４および図５に示すように、セットされている状態からリセットされている状態に冷却水高温フラグが変化する（Ｓ１０８にてＮＯ）、電動ウォータポンプ１３０２を含むエンジン１２０の冷却系統に異常が発生しており十分にエンジン１２０を冷却できない状態であるものの、エンジン１２０の温度が低い状態になっている。

このような場合には、走行モードに「２」がセットされて、一例として図１１に示すような、運転状態になる。この図１１に示す運転状態は、モータジェネレータ１４０に加えて、図６に示すエンジン負荷率上限マップの実線を越えない範囲でエンジン１２０が運転されて車両が走行される一例である。なお、エンジンＥＣＵ２８０は、電子スロットルバルブ１３００の開度を制御して、エンジン負荷率上限マップの実線を越えない範囲でエンジン１２０を運転する。

このようにすると、エンジン１２０の運転をエンジン１２０がオーバーヒートしないように運転させて、不足する要求トルクをモータジェネレータ１４０で発生させているので、エンジン１２０の温度が上昇することを抑制でき、エンジン１２０のオーバーヒートを回避できる。このとき、要求トルクが小さい場合にはエンジン１２０のみで、エンジン負荷率上限マップの実線を越えない範囲でエンジン１２０を運転することも可能である。

以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵによると、電動ウォータポンプが異常であることが検出された場合であってエンジンがさほど高温に至っていない場合には、エンジンの発熱を防止してオーバーヒートに至らないようにするために、エンジン負荷率上限マップに基づいて、エンジンの上限負荷率を越えないように制限して、エンジンのみまたはエンジンおよびモータジェネレータにより車両を走行させる（エンジン制限走行）。

このようにしても、エンジンの温度がさらに高温になるとオーバーヒートに至る可能性が出てくるので、モータジェネレータのみにより車両を走行させる（モータ走行）。このようなエンジン制限走行とモータ走行とをエンジン冷却水温度のしきい値にヒステリシスを持たせて切換えることを繰り返す。このようにすることで、電動ウォータポンプに異常が発生しても、エンジンのオーバーヒートを回避しつつ、回避走行可能な距離を延長させることが可能になる。

なお、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが低下してモータジェネレータ１４０によるモータ走行が不可能になると、エンジン１２０の駆動力によりモータジェネレータ１４０を発電機として機能させて、発電した電力を用いて走行用バッテリ２２０を充電する。この場合において、電動ウォータポンプが異常であることが検出された場合であってエンジンがさほど高温に至っていない場合には、エンジン負荷率上限マップに基づいて、エンジンの上限負荷率を越えないように制限した状態でエンジン１２０によりモータジェネレータ１４０が回転されて、モータジェネレータ１４０が発電する。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態のウォータポンプが電動式であったが、本実施の形態においてはウォータポンプはエンジンで駆動される機械式である。それ以外は、エンジンＥＣＵ２８０で実行されるプログラムの制御構造が異なるのみで、他の構成（図１、図２）は同じである。したがって、これらについての詳細な説明は、ここで繰り返さない。

図１２を参照して、本実施の形態に係る制御装置に対応するエンジンＥＣＵ２８０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、このフローチャートで示されるプログラム（サブルーチン）も、前述の第１の実施の形態と同様に、予め定められたサイクルタイム（たとえば８０ｍｓｅｃ）で繰り返し実行される。なお、図１２に示すフローチャートの中で図７に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらの処理の内容は同じである。したがって、それらについての詳細な説明は、ここで繰り返さない。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０の冷却水温ＴＨＷが温度に対して設定されたしきい値（しきい値は１つ）以上であるか否かを判断する。冷却水温ＴＨＷがしきい値以上であると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２０２へ移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ２０４へ移される。

Ｓ２０２にて、エンジンＥＣＵ２８０は、冷却系異常フラグをセットする。なお、このセットされた冷却系異常フラグは車両のトリップ中はリセットされることはなく、トリップ終了時点でリセットされる。このＳ２０２の処理の後、処理はＳ１１８へ移される。

Ｓ２０４にて、エンジンＥＣＵ２８０は、冷却系異常フラグをセットされているか否かを判断する。冷却系異常フラグがセットされていると（Ｓ２０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１２０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２０４にてＮＯ）、処理はＳ１１６へ移される。

［トリップ中に冷却水温ＴＨＷがしきい値以上になるまで］
トリップが開始されて（トリップ開始時は冷却系異常フラグはリセット状態）、冷却水温ＴＨＷがしきい値以上になるまでは（Ｓ２００にてＮＯ）、冷却系異常フラグはリセット状態であるので（Ｓ２０４にてＮＯ）、通常のＨＶ走行が行なわれる（Ｓ１１６）。

［トリップ中に冷却系異常フラグがセット状態で冷却水温ＴＨＷがしきい値以上］
トリップが開始されて（トリップ開始時は冷却系異常フラグはリセット状態）、冷却水温ＴＨＷがしきい値以上まで一旦でも上昇すると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、冷却系異常フラグがセットされて、このセット状態がトリップ中は維持される。このときに、エンジン１２０が停止されてモータ走行が行なわれる（Ｓ１１６）。

［トリップ中に冷却系異常フラグがセット状態で冷却水温ＴＨＷがしきい値未満］
上述のようにモータ走行が行なわれて（Ｓ１１６）、エンジン１２０の運転を停止させていると時間の経過に伴いエンジン１２０の温度が低下する。このように、エンジン１２０の温度が低下すると（Ｓ２００にてＮＯ）、冷却系異常フラグはセット状態のままであるが（Ｓ２０４にてＹＥＳ）、エンジン１２０がオーバーヒートするほどまでには高温でないので、エンジン制限走行が行なわれる（Ｓ１２０）。

以上のようにして、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同じように、冷却系に異常が発生しても、エンジンのオーバーヒートを回避しつつ、回避走行可能な距離を延長させることが可能になる。

なお、第２の実施の形態の適用対象については、電動ウォータポンプを除外するものではない。

今回開示された実施の形態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特許請求の範囲によって示され、特許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。

本発明の第１の実施の形態に係る制御装置を含む、ハイブリッド車両の制御ブロック図である。 図１の動力分割機構を示す図である。 図１のハイブリッド車両の詳細な制御ブロック図である。 冷却水高温ブラグのセット条件およびリセット条件を示す図である。 エンジン冷却水温度と冷却水高温ブラグとの変化を示す図である。 エンジン負荷率上限マップを示す図である。 本実施の形態に係る制御装置であるエンジン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。 電動ウォータポンプの異常判定領域を示す図である。 ハイブリッド車両の走行モード「０」を示す図である。 ハイブリッド車両の走行モード「１」を示す図である。 ハイブリッド車両の走行モード「２」を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る制御装置であるエンジン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。

符号の説明

１２０ エンジン、１４０ モータジェネレータ、１６０ 駆動輪、１８０ 減速機、２００ 動力分割機構、２２０ 走行用バッテリ、２４０ インバータ、２４２ 昇圧コンバータ、２６０ バッテリＥＣＵ、２８０ エンジンＥＣＵ、３００ ＭＧ＿ＥＣＵ、３２０ ＨＶ＿ＥＣＵ。

Claims (7)

1. 内燃機関および前記内燃機関以外の動力源を車両の走行源とするハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記内燃機関の冷却系統の異常を検出するための異常検出手段と、
   前記内燃機関の温度を検出するための検出手段と、
   前記冷却系統の異常を検出した場合には、前記内燃機関の温度についての条件に従って、前記内燃機関の出力を制限して車両の走行源とする第１の状態および前記動力源を車両の走行源とする第２の状態のいずれかの状態になるように前記内燃機関および前記動力源を制御するための制御手段とを含む、ハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記制御手段は、前記内燃機関の温度が予め定められた温度よりも低いという条件を満足すると、前記第１の状態になるように、前記内燃機関および前記動力源を制御するための手段を含む、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記制御手段は、前記内燃機関の温度が予め定められた温度よりも高いという条件を満足すると、前記第２の状態になるように、前記内燃機関および前記動力源を制御するための手段を含む、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記制御手段は、
   前記内燃機関の温度が予め定められた第１の温度よりも低いという条件を満足すると、前記第１の状態になるように、
   前記内燃機関の温度が前記第１の温度よりも高く定められた第２の温度よりも高いという条件を満足すると、前記第２の状態になるように、
   前記内燃機関および前記動力源を制御するための手段を含む、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記異常検出手段は、前記冷却系統において冷却媒体を循環させるポンプの異常を検出するための手段を含む、請求項１〜４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. 前記ポンプは、電動ウォータポンプである、請求項５に記載のハイブリッド車両の制御装置。
7. 前記検出手段は、前記冷却系統における冷媒の温度に基づいて、前記内燃機関の温度を検出するための手段を含む、請求項１〜６のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。

Images