JP2008201170A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンク内の燃料残量が僅少となった場合における車両のフェイルセーフ性を向上可能なハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンＥＮＧの始動は、モータジェネレータＭＧ１により走行用バッテリ１０を電源として実行される。ＥＣＵ３０は、メーター４２からの燃料残量信号ＦＬに示された燃料タンク５４内の燃料残量が予め設定された所定の閾値を下回っている場合には、エンジンＥＮＧが停止状態であることを確認して燃料切れが発生したと判断する。そしてＥＣＵ３０は、燃料切れの発生後においては、バッテリ１０を過放電から保護するために、燃料残量に応じてハイブリッドシステムの再起動を制限する。このときＥＣＵ３０は、燃料残量が所定の基準値を下回っているときであっても、一時的な燃料補給が行なわれたことが推定される場合には、ハイブリッドシステムの起動を許可する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、より特定的には、燃料タンク内の燃料残量が僅少となった場合におけるフェイルセーフ性を向上可能なハイブリッド車両の制御装置に関する。

内燃機関（エンジン）と、電動機（モータ）との２種類の動力源と組合せて使用するパワートレインを搭載したハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）が開発されて実用化されている。このようなパワートレインをハイブリッドシステムと呼ぶ。ハイブリッドシステムにおいては、基本的に負荷の小さい運転域ではモータのみで走行し、負荷が増大するとエンジンを始動させて所要の駆動力を確保し、必要に応じてエンジンおよびモータを併用することにより最大の駆動力を発揮できるように構成されている。

このようなハイブリッド車両であっても、エンジンのみを動力源とする一般的な車両と同じように、燃料タンク内の燃料残量を運転者に報知して警告するための燃料残量警告装置が搭載されている。この燃料残量警告装置は、たとえば特開２００１−２４６９４７号公報（特許文献１）に開示されるように、燃料タンク内に設けられた燃料センサによる燃料残量の検出値が予め定められた規定値以下となると、燃料残量警告灯を点灯することによって運転者に警告を発生する。これにより、燃料残量が僅少となる状態（燃料切れ）の発生を未然に防止している。
特開２００１−２４６９４７号公報 特開２００５−４７３４２号公報 特開２００４−２２５６０９号公報 特開２０００−３０３８７４号公報

しかしながら、上述した警告が発せられた場合であっても、走行経路の近傍に燃料補給場所が存在しない等の種々の理由から直ちに燃料を補給することができず、僅かな残存燃料で走行を継続しなければならないケースがある。このようなケースでは、燃料切れの発生によってエンジンの始動が不可能となり、走行が困難となる可能性がある。

そのため、ハイブリッドシステムでは、燃料切れが発生したことに応じてエンジンが停止状態となると、車両をモータのみを動力源とする退避走行に移行させることによって、車両の安全性を保障するフェイルセーフ性を確保している。

さらに、燃料切れによるハイブリッドシステムの停止後においてハイブリッドシステムを再起動する場合には、燃料残量が予め設定された基準値以上であることを条件としてハイブリッドシステムの起動を許可する構成としている。

このような構成は、ハイブリッドシステムでは、エンジンの始動が、モータにより走行用バッテリを電源として実行されることに起因する。すなわち、モータは、高電圧（２００〜３００Ｖ程度）の走行用バッテリから電力の供給を受けて駆動し、エンジンをクランキングして始動する。このエンジン始動には比較的大電力を要するため、燃料残量が少ないにも拘らずエンジンを始動させると、バッテリ出力が増大する。そのため、燃料残量が少ない場合には、ハイブリッドシステムの起動を禁止することでバッテリが過放電状態となるのを防止している。

しかしながら、その一方で、バッテリの保護の観点からハイブリッドシステム起動許可の条件となる燃料残量の基準値が高いレベルに設定されると、運転者が応急処置として一時的に燃料を補給した場合には、ハイブリッドシステム起動の許可が下りず、車両を走行させることができないという不具合が生じる。その結果、運転者の利便性が損なわれるとともに、燃料切れが発生した場合の車両のフェイルセーフ性には限界が生じていた。

それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料タンク内の燃料残量が僅少となった場合における車両のフェイルセーフ性を向上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。

この発明によれば、ハイブリッド車両の制御装置は、燃料の燃焼エネルギを源に駆動力を発生する内燃機関と、駆動用モータに電力を供給し、かつ内燃機関を始動するために電力を供給する電源とを備えたハイブリッド車両の制御装置である。制御装置は、燃料タンク内の燃料残量を取得する燃料残量取得手段と、燃料残量取得手段によって取得された燃料残量に基づいて、燃料残量が僅少となる燃料切れを検出する燃料切れ検出手段と、燃料切れに伴なう内燃機関の停止状態からのハイブリッド車両の駆動システムの復帰時において、燃料残量が所定の基準値以上であることに応じて駆動システムの再起動を許可する起動制御手段とを備える。起動制御手段は、燃料残量が所定の基準値を下回っている場合には、内燃機関の停止後に燃料補給が行なわれたことが推定されるときに、駆動システムの再起動を許可する。

上記のハイブリッド車両の制御装置によれば、燃料残量が僅少となった場合であっても、一時的な燃料補給が行なわれたことが推定される場合には、運転者の利便性を優先して駆動システムの起動が許可される。その結果、車両のフェイルセーフ性を向上することができる。

好ましくは、ハイブリッド車両は、車両外部から燃料タンクに燃料を供給するための供給口と、供給口の開閉状態を検知する開閉検知部とを有する。起動制御手段は、内燃機関の停止後に供給口が開かれた履歴があることに基づいて、燃料補給が行なわれたと推定する。

または、ハイブリッド車両は、ユーザの操作に応じて燃料補給の有無を指示するように構成された表示部を有する。起動制御手段は、内燃機関の停止後に表示部が燃料補給有りを指示するように操作されたことに基づいて、燃料補給が行なわれたと推定する。

上記のハイブリッド車両の制御装置によれば、一時的な燃料補給の有無を容易に推定することができる。

好ましくは、制御装置は、駆動システムの再起動後に、電源から電力の供給を受けて内燃機関を始動させる始動処理を実行するための始動制御手段をさらに備える。始動制御手段は、内燃機関の停止後に燃料補給が行なわれたことが推定される場合には、内燃機関の始動が検知されるまでに実行が許容される始動処理の回数を制限する。

上記のハイブリッド車両の制御装置は、燃料残量が僅少となった場合の車両のフェイルセーフ性を確保しながら、電源を過放電から確実に保護することが可能となる。

この発明によれば、燃料タンク内の燃料残量が僅少となった場合におけるハイブリッド車両のフェイルセーフ性が向上する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明に従う制御装置を搭載したハイブリッド車両の全体構成を示す概略ブロック図である。

図１を参照して、ハイブリッド車両５は、エンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、バッテリ１０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０と、動力分割機構ＰＳＤと、減速機ＲＤと、前輪７０Ｌ，７０Ｒと、後輪８０Ｌ，８０Ｒと、電子制御ユニット（Electrical Control Unit：ＥＣＵ）３０とを備える。本実施の形態に係る制御装置は、たとえばＥＣＵ３０が実行するプログラムにより実現される。

エンジンＥＮＧが発生する駆動力は、動力分割機構ＰＳＤにより、２経路に分割される。一方は、減速機ＲＤを介して前輪７０Ｌ，７０Ｒを駆動する経路である。もう一方は、モータジェネレータＭＧ１を駆動させて発電する経路である。

モータジェネレータＭＧ１は、三相交流同期電動発電機である。モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構ＰＳＤにより分割されたエンジンＥＮＧの駆動力により、発電機として発電する。モータジェネレータＭＧ１により発電された電力は、車両の運転状態やバッテリ１０のＳＯＣ（State Of Charge）の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時や急加速時では、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力はそのままモータジェネレータＭＧ２をモータとして駆動させる動力となる。一方、バッテリ１０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合には、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力は、ＰＣＵ２０により交流電力から直流電力に変換されてバッテリ１０に蓄えられる。

このモータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧを始動する際の始動機として利用される。エンジンＥＮＧを始動する際、モータジェネレータＭＧ１は、バッテリ１０から電力の供給を受けて、モータとして駆動する。そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧをクランキングして始動する。

モータジェネレータＭＧ２は、三相交流同期電動発電機である。モータジェネレータＭＧ２がモータとして駆動される場合には、バッテリ１０に蓄えられた電力およびモータジェネレータＭＧ１により発電された電力の少なくともいずれか一方により駆動される。モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、減速機ＲＤを介して前輪７０Ｌ，７０Ｒに伝えられる。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、エンジンＥＮＧをアシストして車両を走行させたり、モータジェネレータＭＧ２の駆動力のみにより車両を走行させたりする。

車両の回生制動時には、減速機ＲＤを介して前輪７０Ｌ，７０ＲによりモータジェネレータＭＧ２が駆動され、モータジェネレータＭＧ２が発電機として作動させられる。これによりモータジェネレータＭＧ２は、制動エネルギを電気エネルギに変換する回生ブレーキとして作用する。モータジェネレータＭＧ２により発電された電力は、ＰＣＵ２０をかいしてバッテリ１０に蓄えられる。

直流電源であるバッテリ１０は、たとえば、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池、あるいはキャパシタから成る。バッテリ１０は、直流電圧をＰＣＵ２０へ供給するとともに、ＰＣＵ２０からの直流電圧によって充電される。

ＰＣＵ２０は、バッテリ１０からの直流電圧を昇圧し、その昇圧した直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。また、ＰＣＵ２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１０を充電する。すなわち、ＰＣＵ２０は、バッテリ１０によって供給される直流電力と、モータを駆動制御する交流電力およびジェネレータによって発電される交流電力との間で電力変換を行なう電力変換装置として設けられている。

ハイブリッド車両５は、さらに、アクセルペダルポジションＡＰを検出するアクセルポジションセンサ４４と、ブレーキペダルポジションＢＰを検出するブレーキペダルポジションセンサ４６と、シフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ４８とを備える。

ＥＣＵ３０は、エンジンＥＮＧ、ＰＣＵ２０およびバッテリ１０と電気的に接続されている。ＥＣＵ３０は、各種センサからの検出信号を受けると、これらの検出信号に基づいて、エンジンＥＮＧの運転状態と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態と、バッテリ１０の充電状態とを統合的に制御する。

ＥＣＵ３０には、さらに、燃料を貯蔵する燃料タンク５４の燃料残量を検知する燃料ゲージ６２と、給油扉５０の開閉状態を検知する開閉検知スイッチ６０とが電気的に接続されている。

詳細には、燃料タンク５４には、エンジンＥＮＧの吸気ポートに設けられる燃料噴射インジェクタ（ともに図示せず）に対して、燃料配管５８を介して燃料を供給する燃料ポンプ５６が設けられる。また、燃料タンク５４には、燃料タンク５４内の燃料残量を検知するための燃料ゲージ６２が設けられる。燃料ゲージ６２は、燃料残量を検知し、その検知した燃料残量をメーター４２へ出力する。

そして、燃料タンク５４は、給油通路５２の一方端に接続される。給油通路５２の他方端の給油口には、給油口キャップ５２０が設けられる。給油口キャップ５２０には、給油口キャップ５２０を覆うようにして、給油扉５０が開閉可能に設けられている。給油扉５０には、開閉検知スイッチ６０が設けられており、給油扉５０が開かれると、検知信号（開閉検知信号）ＯＣＤがＥＣＵ３０に送信される。

ハイブリッド車両５には、さらに、車両の機器の状態や運転者に対する指示や警告などを表示するためのメーター４２がハンドル４０の近傍に設けられている。燃料ゲージ６２は、検知した燃料残量をメーター４２へ出力する。メーター４２に内蔵されたＣＰＵ（Central Processing Unit）は、燃料残量の検知値が入力されると、車両の状態に応じて演算処理を行なうことで燃料タンク５４内の燃料残量を算出し、その算出した燃料残量を表示する。さらに、メーター４２のＣＰＵは、算出した燃料残量を示す信号（燃料残量信号）ＦＬをＥＣＵ３０へ出力する。

図２に、メーター４２における燃料残量の表示例を示す。図２を参照して、メーター４２は、算出した燃料残量をＥ（Empty）からＦ（Full）までが１０セグメントで構成したバーグラフによって表示する。そして、メーター４２は、燃料残量が予め設定された所定の閾値を下回った場合には、図２に示す第１セグメントを点滅させて、燃料残量が少ないことを運転者に警告する。

［ハイブリッド車両のパワートレインの説明］
図３は、図１のハイブリッド車両５におけるパワートレインの詳細を説明するための模式図である。

図３を参照して、ハイブリッド車両５のパワートレイン（ハイブリッドシステム）は、モータジェネレータＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ２の回転軸に接続される減速機ＲＤと、減速機ＲＤで減速された回転軸の回転に応じて回転する車軸と、エンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１と、減速機ＲＤとエンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ１との間で動力分配を行なう動力分割機構ＰＳＤとを備える。減速機ＲＤは、モータジェネレータＭＧ２から動力分割機構ＰＳＤへの減速比が、たとえば２倍以上である。

エンジンＥＮＧのクランクシャフト１５０とモータジェネレータＭＧ１のロータ１３２とモータジェネレータＭＧ２のロータ１３７とは同じ軸を中心に回転する。

動力分割機構ＰＳＤは、図３に示す例ではプラネタリギヤであり、クランクシャフト１５０に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸に結合されたサンギヤ１５１と、クランクシャフト１５０と同軸上を回転可能に支持されているリングギヤ１５２と、サンギヤ１５１とリングギヤ１５２との間に配置され、サンギヤ１５１の外周を自転しながら公転するピニオンギヤ１５３と、クランクシャフト１５０の端部に結合され各ピニオンギヤ１５３の回転軸を支持するプラネタリキャリヤ１５４とを含む。

動力分割機構ＰＳＤは、サンギヤ１５１に結合されたサンギヤ軸と、リングギヤ１５２に結合されたリングギヤケースおよびプラネタリキャリヤ１５４に結合されたクランクシャフト１５０の３軸が動力の入出力軸とされる。そしてこの３軸のうちいずれか２軸へ入出力される動力が決定されると、残りの１軸に入出力される動力は他の２軸へ入出力される動力に基づいて定まる。

動力の取出用のカウンタドライブギヤ１７０がリングギヤケースの外側に設けられ、リングギヤ１５２と一体的に回転する。カウンタドライブギヤ１７０は、動力伝達減速ギヤＲＧに接続されている。そしてカウンタドライブギヤ１７０と動力伝達減速ギヤＲＧとの間で動力の伝達がなされる。動力伝達減速ギヤＲＧはディファレンシャルギヤＤＥＦを駆動する。また、下り坂等では車輪の回転がディファレンシャルギヤＤＥＦに伝達され、動力伝達減速ギヤＲＧはディファレンシャルギヤＤＥＦによって駆動される。

モータジェネレータＭＧ１は、回転磁界を形成するステータ１３１と、ステータ１３１内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれているロータ１３２とを含む。ステータ１３１は、ステータコア１３３と、ステータコア１３３に巻回される三相コイル１３４とを含む。ロータ１３２は、動力分割機構ＰＳＤのサンギヤ１５１と一体的に回転するサンギヤ軸に結合されている。ステータコア１３３は、電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケースに固定されている。

モータジェネレータＭＧ１は、ロータ１３２に埋め込まれた永久磁石による磁界と三相コイル１３４によって形成される磁界との相互作用によりロータ１３２を回転駆動する電動機として動作する。またモータジェネレータＭＧ１は、永久磁石による磁界とロータ１３２の回転との相互作用により三相コイル１３４の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。

モータジェネレータＭＧ２は、回転磁界を形成するステータ１３６と、ステータ１３６内部に配置され複数個の永久磁石が埋め込まれたロータ１３７とを含む。ステータ１３６は、ステータコア１３８と、ステータコア１３８に巻回される三相コイル１３９とを含む。

ロータ１３７は、動力分割機構ＰＳＤのリングギヤ１５２と一体的に回転するリングギヤケースに減速機ＲＤによって結合されている。ステータコア１３８は、たとえば電磁鋼板の薄板を積層して形成されており、図示しないケースに固定されている。

モータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界とロータ１３７の回転との相互作用により三相コイル１３９の両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。またモータジェネレータＭＧ２は、永久磁石による磁界と三相コイル１３９によって形成される磁界との相互作用によりロータ１３７を回転駆動する電動機として動作する。

減速機ＲＤは、プラネタリギヤの回転要素の一つであるプラネタリキャリヤ１６６が車両駆動装置のケースに固定された構造により減速を行なう。すなわち、減速機ＲＤは、ロータ１３７のシャフトに結合されたサンギヤ１６２と、リングギヤ１５２と一体的に回転するリングギヤ１６８と、リングギヤ１６８およびサンギヤ１６２に噛み合いサンギヤ１６２の回転をリングギヤ１６８に伝達するピニオンギヤ１６４とを含む。

たとえば、サンギヤ１６２の歯数に対しリングギヤ１６８の歯数を２倍以上にすることにより、減速比を２倍以上にすることができる。

ＰＣＵ２０は、インバータ１４，２２と、電源ラインＬ１と、接地ラインＬ２とを含む。インバータ１４，２２は、バッテリ１０から直流電圧を受け、その受けた直流電圧を交流電圧に変換してそれぞれモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２へ出力する。また、インバータ１４，２２は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発電された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１０を充電する。

ＥＣＵ３０は、図示しないレゾルバからキャリア軸、サンギヤ軸およびリングギヤ軸の回転角度の検出値を受け、図示しない電流センサからモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のモータ電流の検出値を受ける。そして、ＥＣＵ３０は、アクセルペダルポジションＡＰ等とこれらの検出値とに基づいて、インバータ１４，２２における各パワートランジスタをオン／オフする制御信号を生成し、その生成した制御信号をインバータ１４，２２へ出力する。

［ハイブリッド車両の制御構造の説明］
図４は、図１に示したハイブリッド車両における制御構造を説明するための制御ブロック図である。

図４を参照して、ＥＣＵ３０は、車両電気システム全体の電源状態を制御する電源制御ＥＣＵ３００と、ハイブリッドシステム全体を制御するＨＶ＿ＥＣＵ３０２と、エンジンＥＮＧの動作状態を制御するエンジンＥＣＵ３０４と、ハイブリッド車両５の状態に応じてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびＰＣＵ２０を制御するＭＧ＿ＥＣＵ３０６とを含む。

電源制御ＥＣＵ３００は、スタートスイッチ９０および補機バッテリ（図示せず）に接続される。補機バッテリは、車両走行用のバッテリ１０とは別に、補機電装品に電力を供給するために搭載された低電圧（１２Ｖ程度）のバッテリである。電源制御ＥＣＵ３００は、常時補機バッテリからの電力供給を受けて動作可能な状態にあり、スタートスイッチ９０がオンされたことに応じて、電源リレー９２の励磁回路を通電して電源リレー９２をオン状態とし、補機バッテリからＨＶ＿ＥＣＵ３０２、エンジンＥＣＵ３０４およびＭＧ＿ＥＣＵ３０６に電力を供給する。さらに、電源制御ＥＣＵ３００は、ハイブリッドシステムの起動を許可するハイブリッドシステム起動許可信号をオンに設定して、その設定したハイブリッド起動許可信号をＨＶ＿ＥＣＵ３０２へ出力する。

ＨＶ＿ＥＣＵ３０２は、上述のように電源リレー９０がオン状態において、補機バッテリと電気的に接続され、補機バッテリから電力の供給を受ける。そして、補機バッテリからの電力供給開始後において、電源制御ＥＣＵ３００からハイブリッドシステム起動許可信号を受けると、エンジンＥＣＵ３０４およびＭＧ＿ＥＣＵ３０６を相互に管理制御してハイブリッド車両５が最も効率良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。

詳細には、ＨＶ＿ＥＣＵ３０２は、各種センサからの検出信号（図１）に基づいて算出した運転者の要求出力とバッテリ１０への充電要求値とから車両の走行に必要な駆動力を算出し、その算出した駆動力が得られるようにエンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数やトルクの配分等の制御量を決定する。そして、ＨＶ＿ＥＣＵ３０２は、その決定した制御量に基づいてエンジンＥＣＵ３０４およびＭＧ＿ＥＣＵ３０６に各種の要求値（エンジン要求パワーおよびモータ要求トルク）を供給する。

これにより、ハイブリッド車両５においては、発進時や低速走行時であってエンジンＥＮＧの効率が悪い場合には、モータジェネレータＭＧ２のみによりハイブリッド車両５の走行を行ない、通常走行時には、たとえば動力分割機構ＰＳＤによりエンジンＥＮＧの動力を２経路に分け、一方で駆動輪（前輪７０Ｌ，７０Ｒ）の直接駆動を行ない、他方でモータジェネレータＭＧ１を駆動して発電を行なう。また、高速走行時には、さらにバッテリ１０からの電力をモータジェネレータＭＧ２に供給してモータジェネレータＭＧ２の出力を増大させて駆動輪に対して駆動力の追加を行なう。一方、減速時には、駆動輪により従動するモータジェネレータＭＧ２がジェネレータとして機能して回生発電を行ない、回収した電力をバッテリ１０に蓄える。なお、バッテリ１０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジンＥＮＧの出力を増加してモータジェネレータＭＧ１による発電量を増やしてバッテリ１０に対する充電量を増加する。もちろん、低速走行時でも必要に応じてエンジンＥＮＧの駆動量を増加する制御を行なう。たとえば、バッテリ１０の充電が必要な場合や、エアコン等の補機を駆動する場合や、エンジンＥＮＧの冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。

さらに、ＨＶ＿ＥＣＵ３０２には、メーター４２から燃料タンク５４内の燃料残量を示す燃料残量信号ＦＬが入力される。ＨＶ＿ＥＣＵ３０２は、燃料残量信号ＦＬに示された燃料残量が予め設定された所定の閾値Ｆ０を下回っているか否かを判定する。そして、燃料残量が所定の閾値Ｆ０を下回っていると判定した場合には、ＨＶ＿ＥＣＵ３０２は、エンジン回転数が零、すなわちエンジンＥＮＧが停止状態であることを確認して、燃料残量が僅少となる状態（燃料切れ）が発生したと判断する。

なお、このような燃料切れが発生する状況としては、メーター４２（図１）から燃料残量が僅少であるとの警告が運転者に発せられたにもかかわらず、走行経路の近傍に燃料補給場所が存在しない等の種々の理由から直ちに燃料を補給することができず、僅かな残存燃料で走行を継続せざるを得ないケースが想定される。

そして、ＨＶ＿ＥＣＵ３０２は、燃料切れが発生したと判断されると、車両の走行状態を、モータジェネレータＭＧ２のみによって走行を続行する、いわゆる「退避走行」に移行する。この退避走行を行なうことによって、ハイブリッド車両５を安全な場所まで移動可能としている。

さらに、ＥＣＵ３０は、燃料切れの発生によってハイブリッドシステムを停止した後においては、燃料残量に応じてハイブリッドシステムの再起動を制限する。上述したように、エンジン始動は、モータジェネレータＭＧ１により走行用のバッテリ１０を電源として実行されることから、燃料残量が少ないためにエンジン始動性が低下することによって電源負荷が増大し、バッテリ１０が過放電状態となるのを防止するためである。

詳細には、電源制御ＥＣＵ３００には、メーター４２からの燃料残量信号ＦＬが入力される。そして、電源制御ＥＣＵ３００は、燃料残量信号ＦＬに示された燃料残量が予め設定された所定の閾値Ｆ０を下回っていることに基づいて燃料切れが発生したと判断された場合には、スタートスイッチ９０が再びオンされたことに応じて、燃料残量に基づいてハイブリッドシステム起動許可信号のオン／オフを設定する。

このとき、電源制御ＥＣＵ３００は、燃料残量が予め設定された所定の基準値Ｆ１以上であるか否かを判定する。そして、燃焼残量が基準値Ｆ１以上である場合には、ハイブリッドシステム起動許可信号をオンに設定する。これにより、ハイブリッドシステムが起動し、上述したように、必要に応じてモータジェネレータＭＧ１によりエンジンＥＮＧの始動が実行される。なお、所定の基準値Ｆ１は、たとえば、図２に示されるメーター４２の第１セグメントに相当する燃料残量に設定される。

一方、燃料残量が基準値Ｆ１を下回っている場合には、電源制御ＥＣＵ３００は、ハイブリッドシステム起動許可信号をオフに設定する。この場合には、ハイブリッドシステムの起動自体が禁止されるため、エンジンＥＮＧの始動が行なわれることがない。

しかしながら、このように燃料残量と所定の基準値Ｆ１との比較結果に応じてハイブリッドシステムの起動を許可する構成では、基準値Ｆ１を高いレベルに設定することは、バッテリ１０の保護を厚くする点では有効であるが、運転者が応急処置として一時的に燃料を補給した場合には、ハイブリッドシステム起動が許可されないために、車両を走行させることができないという不具合が生じる可能性がある。

特に、メーター４２の第１セグメントに相当する燃料残量は、車種によって異なる値に設定されているため、当該燃料残量が相対的に高く設定されている車種では、一時的な燃料補給によってエンジン始動可能な燃料残量を確保できたものの、ハイブリッドシステムそのものを起動できないという事態が発生する。

また、坂路などでハイブリッド車両５の姿勢が傾斜している場合には、実際の燃料残量と燃料ゲージ６２の検知値とに誤差が生じる可能性がある。このような場合にも、エンジン始動可能な燃料残量を有しているにも拘らず、ハイブリッドシステムを起動できないという事態が起こり得る。

そこで、本実施の形態においては、燃料残量が所定の基準値Ｆ１を下回っているときであっても、一時的な燃料補給が行なわれたことが推定される場合には、ハイブリッドシステムの起動を許可する構成とする。このような場合にはエンジン始動の可能性が多少とも存在すると判断されることから、ハイブリッドシステムの起動を許可することによって、運転者の利便性を向上させるとともに、車両のフェイルセーフ性の向上を図る趣旨である。

詳細には、電源制御ＥＣＵ３００には、給油扉５０に設けられた開閉検知スイッチ６０（図１）から給油扉５０が開かれたことを示す開閉検知信号ＯＣＤが送信される。電源制御ＥＣＵ３００は、燃料残量が基準値Ｆ１を下回っている場合には、開閉検知信号ＯＣＤに基づいて、ハイブリッドシステムの停止後からスタートスイッチ９０が再びオンされるまでの間に給油扉５０が開かれたか否かを判断する。

このとき、給油扉５０が開かれたと判断される場合には、電源制御ＥＣＵ３００は、一時的な燃料補給が行なわれたと推定し、ハイブリッドシステム起動許可信号をオンに設定する。これによりハイブリッドシステムが起動し、ＨＶ＿ＥＣＵ３０２からのエンジン始動要求に応じてモータジェネレータＭＧ１がエンジンＥＮＧを始動する。

図５は、ＥＣＵ３０で実行されるハイブリッドシステムの起動および停止処理の制御構造を説明するためのフローチャートである。

図５を参照して、ハイブリッドシステムの作動中において、ＨＶ＿ＥＣＵ３０２には、メーター４２から送信される燃料残量信号ＦＬが入力される。ＨＶ＿ＥＣＵ３０２は、燃料残量信号ＦＬに示される燃料残量が所定の閾値Ｆ０を下回っているか否かを判断する（ステップＳ０１）。ステップＳ０１にて燃料残量が所定の閾値Ｆ０を下回っている場合には、ＨＶ＿ＥＣＵ３０２は、エンジン回転数が零であることを確認して燃料切れが発生したと判断する。一方、ステップＳ０１において燃料残量が所定の閾値Ｆ０を下回っていない場合には、この処理は終了する。

燃料切れが発生したと判断されると、ＨＶ＿ＥＣＵ３０２は、車両の走行状態を、モータジェネレータＭＧ２のみによって走行を続行する退避走行に移行する（ステップＳ０２）。そして、ＨＶ＿ＥＣＵ３０２は、退避走行を行なった後、運転者の操作に従ってハイブリッドシステムを停止する（ステップＳ０３）。

ハイブリッドシステムの停止後においては、電源制御ＥＣＵ３００が、スタートスイッチ９０がオンされたか否かを判断する（ステップＳ０４）。そして、スタートスイッチ９０がオンされたと判断される場合には、電源制御ＥＣＵ３００は、燃料残量信号ＦＬに示される燃料残量が所定の基準値Ｆ１を下回っているか否かを判断する（ステップＳ０５）。このとき、燃料残量が所定の基準値Ｆ１以上である場合には、電源制御ＥＣＵ３００は、ハイブリッドシステム起動許可信号をオンに設定し、その設定したハイブリッドシステム起動許可信号をＨＶ＿ＥＣＵ３０２へ出力する（ステップＳ０６）。

一方、ステップＳ０５において燃料残量が所定の基準値Ｆ１を下回っている場合には、電源制御ＥＣＵ３００はさらに、開閉検知スイッチ６０からの開閉検知信号ＯＣＤに基づいて給油扉５０が開かれたか否かを判断する（ステップＳ０５１）。給油扉５０が開かれたと判断される場合には、一時的な燃料補給が実行されたと推定し、ハイブリッドシステム起動許可信号をオンに設定する（ステップＳ０６）。一方、給油扉５０が開かれていないと判断される場合には、電源制御ＥＣＵ３００は一時的な燃料補給が実行されていないと推定し、ハイブリッドシステム起動許可信号をオフに設定する（ステップＳ０７）。

なお、一時的な燃料補給が行なわれたか否かの推定については、本実施の形態では、電源制御ＥＣＵ３００が開閉検知スイッチ６０から送信される開閉検知信号ＯＣＤを検知したか否かにより行なう構成したが、給油口に給油口キャップ５２０が外されたか否かを電気的に検知してもよい。あるいは、給油ガンが給油口に挿入されたか否かを電気的に検知してもよい。

あるいは、燃料補給が行なわれた際に、運転者の手動操作によって燃料補給有りを指示するように構成された表示部を予め設けておき、当該表示部の指示内容に基づいて一時的な燃料補給が行なわれたか否かを推定するようにしてもよい。図６には、本実施の形態の変形例として、表示部を用いた場合のハイブリッドシステムの起動および停止処理の制御構造が示される。同図では、図５のフローチャートにおけるステップＳ０５１が、ステップＳ０６１に変更されている。電源制御ＥＣＵ３００は、ステップＳ０６１において、表示部が燃料補給有りを指示しているか否かを判断する。表示部が燃料補給有りを指示している場合には、一時的な燃料補給が実行されたと推定し、ハイブリッドシステム起動許可信号をオンに設定する（ステップＳ０６）。一方、表示部が燃料補給有りを指示していない場合には、電源制御ＥＣＵ３００は一時的な燃料補給が実行されていないと推定し、ハイブリッドシステム起動許可信号をオフに設定する（ステップＳ０７）。

以上に述べたように、この発明の実施の形態１によれば、燃料タンク内の燃料残量が基準値を下回るときであっても、一時的な燃料補給が行なわれたことが推定される場合には、ハイブリッドシステムの起動を許可することによって、車両のフェイルセーフ性を向上させることができる。

［実施の形態２］
先の実施の形態１では、燃料切れが発生した後に一時的な燃料補給が行なわれたと推定される場合には、ハイブリッドシステムを起動することで、エンジンＥＮＧを始動させる始動処理を実行可能としている。

しかしながら、そもそも燃料残量が少ないことから、エンジン始動が円滑に行なわれない場合がある。このような場合に始動処理が繰返して実行されると、過大な電力がバッテリ１０から持ち出されるおそれがある。

そこで、本実施の形態では、バッテリ１０の過放電をより確実に防止するために、一時的な燃料補給に基づいてハイブリッドシステムを起動した場合には、エンジン始動処理の実行が許容される回数に制限を設ける構成とする。

図７は、ＥＣＵ３０で実行されるハイブリッドシステムの起動処理の制御構造を説明するためのフローチャートである。なお、図７のフローチャートは、ハイブリッドシステムの停止処理については、図５のフローチャートで示したステップＳ０１〜Ｓ０３と重複するため、その図示および説明を省略する。

図７を参照して、ハイブリッドシステムの停止後においては、電源制御ＥＣＵ３００が、スタートスイッチ９０がオンされたか否かを判断する（ステップＳ０４）。そして、スタートスイッチ９０がオンされたと判断される場合には、電源制御ＥＣＵ３００は、燃料残量信号ＦＬに示される燃料残量が所定の基準値Ｆ１を下回っているか否かを判断する（ステップＳ０５）。このとき、燃料残量が所定の基準値Ｆ１以上である場合には、電源制御ＥＣＵ３００は、ハイブリッドシステム起動許可信号をオンに設定し、その設定したハイブリッドシステム起動許可信号をＨＶ＿ＥＣＵ３０２へ出力する（ステップＳ０６）。

一方、ステップＳ０５において燃料残量が所定の基準値Ｆ１を下回っている場合には、電源制御ＥＣＵ３００はさらに、開閉検知スイッチ６０からの開閉検知信号ＯＣＤに基づいて給油扉５０が開かれたか否かを判断する（ステップＳ０５１）。給油扉５０が開かれたと判断される場合には、一時的な燃料補給が実行されたと推定し、続いて、エンジンＥＮＧを始動させる始動処理が実行された回数（以下、エンジン始動回数とも称する）ｎが所定の許容回数Ｎを下回っているか否かを判断する（ステップＳ０５２）。そして、エンジン始動回数ｎが所定の許容回数Ｎを下回っている場合には、電源制御ＥＣＵ３００は、ハイブリッドシステム起動許可信号をオンに設定する（ステップＳ０６）。一方、給油扉５０が開かれていないと判断される場合には、電源制御ＥＣＵ３００は一時的な燃料補給が実行されていないと推定し、ハイブリッドシステム起動許可信号をオフに設定する（ステップＳ０７）。

ハイブリッドシステムの起動後において、ＨＶ＿ＥＣＵ３０２は、必要に応じてエンジンＥＮＧを始動する（ステップＳ０８）。エンジンＥＮＧを始動する際、モータジェネレータＭＧ１は、バッテリ１０から電力の供給を受けて電動機として駆動する。モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧをクランキングして始動する。

このとき、電源制御ＥＣＵ３００は、エンジン始動回数をカウントするためのカウンタを有しており、始動処理が実行されたことに応じてカウント値ｎをｎ＋１にインクリメントする。

そして、ＨＶ＿ＥＣＵ３０２は、エンジンＥＮＧの始動が完了したか否かを判断する（ステップＳ０９）。すなわち、ＨＶ＿ＥＣＵ３０２は、エンジンＥＣＵ３０４からのエンジン回転数の変化に基づいて、エンジンＥＮＧが完爆状態になったか否かを判断する。エンジンＥＮＧが完爆状態となって、エンジン始動完了が判断されたとき、始動処理は終了する。一方、エンジン始動完了が判断されない場合には、処理はステップＳ０４へ戻される。

再びステップＳ０５２に戻って、エンジン始動回数ｎが所定の許容回数Ｎを下回っている場合、すなわち、始動処理を所定の許容回数Ｎだけ実行したにもかかわらず、エンジン始動が完了していないと判断される場合には、電源制御ＥＣＵ３００は、ハイブリッドシステム起動許可信号をオフに設定する（ステップＳ０７）。この場合、一旦起動したハイブリッドシステムは、バッテリ１０の過放電を防止するために停止させられる。

以上のように、この発明の実施の形態２によれば、一時的な燃料補給に基づいてハイブリッドシステムを起動した場合には、エンジン始動処理の実行が許容される回数に制限を設けることによって、車両のフェイルセーフ性を確保しながら、バッテリの過放電をより確実に防止することができる。

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。

この発明は、ハイブリッド車両の制御装置に適用することができる。

この発明に従う制御装置を搭載したハイブリッド車両の全体構成を示す概略ブロック図である。 メーターにおける燃料残量の表示例を示す図である。 図１のハイブリッド車両におけるパワートレインの詳細を説明するための模式図である。 図１に示したハイブリッド車両における制御構造を説明するための制御ブロック図である。 ＥＣＵで実行されるハイブリッドシステムの起動および停止処理の制御構造を説明するためのフローチャートである。 ＥＣＵで実行されるハイブリッドシステムの起動および停止処理の制御構造の変形例を説明するためのフローチャートである。 ＥＣＵで実行されるハイブリッドシステムの起動処理の制御構造を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

５ ハイブリッド車両、１０ バッテリ、１４，２２ インバータ、４０ ハンドル、４２ メーター、４４ アクセルポジションセンサ、４６ ブレーキペダルポジションセンサ、４８ シフトポジションセンサ、５０ 給油扉、５２ 給油通路、５４ 燃料タンク、５６ 燃料ポンプ、５８ 燃料配管、６０ 開閉検知スイッチ、６２ 燃料ゲージ、７０Ｌ，７０Ｒ 前輪、８０Ｌ，８０Ｒ 後輪、９０ スタートスイッチ、９０，９２ 電源リレー、１３１，１３６ ステータ、１３２，１３７ ロータ、１３３，１３８ ステータコア、１３４，１３９ 三相コイル、１５０ クランクシャフト、１５１，１６２ サンギヤ、１５２，１６８ リングギヤ、１５３，１６４ ピニオンギヤ、１５４ プラネタリキャリヤ、１６６ プラネタリキャリヤ、１７０ カウンタドライブギヤ、５２０ 給油口キャップ、３００ 電源制御ＥＣＵ、３０２ ＨＶ＿ＥＣＵ、３０４ エンジンＥＣＵ、３０６ ＭＧ＿ＥＣＵ、ＥＮＧ エンジン、ＤＥＦ ディファレンシャルギヤ、Ｌ１ 電源ライン、Ｌ２ 接地ライン、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＳＤ 動力分割機構、ＲＤ 減速機、ＲＧ 動力伝達減速ギヤ。

Claims (4)

1. 燃料の燃焼エネルギを源に駆動力を発生する内燃機関と、駆動用モータに電力を供給し、かつ前記内燃機関を始動するために電力を供給する電源とを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
   燃料タンク内の燃料残量を取得する燃料残量取得手段と、
   前記燃料残量取得手段によって取得された前記燃料残量に基づいて、燃料残量が僅少となる燃料切れを検出する燃料切れ検出手段と、
   燃料切れに伴なう前記内燃機関の停止状態からの前記ハイブリッド車両の駆動システムの復帰時において、前記燃料残量が所定の基準値以上であることに応じて前記駆動システムの再起動を許可する起動制御手段とを備え、
   前記起動制御手段は、前記燃料残量が前記所定の基準値を下回っている場合には、前記内燃機関の停止後に燃料補給が行なわれたことが推定されるときに、前記駆動システムの再起動を許可する、ハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記ハイブリッド車両は、車両外部から前記燃料タンクに燃料を供給するための供給口と、前記供給口の開閉状態を検知する開閉検知部とを有し、
   前記起動制御手段は、前記内燃機関の停止後に前記供給口が開かれた履歴があることに基づいて、燃料補給が行なわれたと推定する、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記ハイブリッド車両は、ユーザの操作に応じて燃料補給の有無を指示するように構成された表示部を有し、
   前記起動制御手段は、前記内燃機関の停止後に前記表示部が燃料補給有りを指示するように操作されたことに基づいて、燃料補給が行なわれたと推定する、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記駆動システムの再起動後に、前記電源から電力の供給を受けて前記内燃機関を始動させる始動処理を実行するための始動制御手段をさらに備え、
   前記始動制御手段は、前記内燃機関の停止後に燃料補給が行なわれたことが推定される場合には、前記内燃機関の始動が検知されるまでに実行が許容される前記始動処理の回数を制限する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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