JP3714417B2

JP3714417B2 - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP3714417B2
Application number: JP2002044411A
Authority: JP
Inventors: 太容吉野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2022-02-21
Also published as: JP2003247441A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はハイブリッド車両の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド車両（以下、ＨＥＶ）の中には、エンジンに何らかの不具合が発生して動作しない場合であっても、バッテリからの電力供給により、モータのみによる動力で走行可能となっているものがある。これはエンジン故障時においてもモータを使用して自力走行を可能とするＨＥＶならではのフェールセーフ機構となっている。
【０００３】
さらに、特開2001-145210では、エンジン故障検出時に、モータのみによる走行とし、かつ走行距離を可能な限り延長できるような処理を行っている。具体的には、できるだけ電力消費が少なく運転できるように変速機の効率が良くなる運転状態とするほか、通常時よりも低い充電状態になるまでバッテリが使用できるようにバッテリの制限範囲を広げている。
【０００４】
【発明が解決しようとしている問題点】
ところで、このような従来の制御装置では、一般的にシステムに異常を判定した場合には、少なくともそのトリップ中（イグニッションキーをＯＦＦにするまで）はその異常判定を維持することが多い。
【０００５】
しかし、ＨＥＶでは、一般にエンジンの燃料消費率の高い運転領域、すなわち低出力領域で運転中や停車中は燃費向上のためにエンジンを自動的に停止するため、エンジンの停止及び再始動を行う機会が多く、また、再始動時におけるエンジンの状態も変化に富んでおり、なかなか完爆に達しないような状態が従来の普通のエンジン車両と比較して頻度が高くなる。
【０００６】
そのため、ＨＥＶにおける完爆不能の多くは、エンジンの故障によるものではなく、一時的な要因により完爆不能となっている場合である。例えば、高速道路を比較的高出力で長時間巡航した後、そのまま直ちに停止してアイドルストップへ移行する場合のように、高濃度のエバポガスが大量にシリンダに流入すると、シリンダ内の混合比が過濃となり、エバポガス濃度が低下してくるまで完爆に達せず、完爆不能と判定されてしまう。このような一時的な要因で完爆不能と判定し、これを「故障」の一種と判断してそのトリップ中はエンジン始動禁止としてしまうと、それ以後エンジン及び発電機による電力供給手段が使えなくなり、車両の走行可能距離をかえって短縮させる結果となる。
【０００７】
本発明は、このような技術的課題を鑑みてなされたもので、ハイブリッド車両において完爆不能と判断されても可能な限りエンジンの再始動を試行するようにし、ハイブリッド車両の走行可能距離を長くすることを目的とする。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】
本発明は、エンジンと、エンジンのクランク軸に連結される発電機と、車両の駆動輪に連結される駆動モータと、前記発電機及びモータに接続されるバッテリとを備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジンを停止し前記発電機による発電を停止するエンジン停止モードと、前記エンジンに正トルクを発生させて発電機を駆動する発電モードとを含む複数の運転モードから現在の運転状況に適した運転モードを選択する運転モード判定手段と、前記エンジンが正トルクを発生しているか否かを判断する完爆判定手段と、前記運転モードがエンジン停止モードから発電モードへ変化した後所定期間内に前記完爆判定が成立しなかったとき、前記エンジンの始動が不可能であると判定する完爆不能判定手段と、車両が停車状態となったときに前記完爆不能判定を解除する完爆不能判定解除手段とを備え、前記運転モード判定手段は、前記完爆不能判定が成立している場合にエンジン停止モードを選択することを特徴とするものである。
【０００９】
【作用及び効果】
ハイブリッド車両ではエンジンが故障していなくても一時的にエンジンが完爆不能に陥ることがあり、完爆不能判定によりエンジンの再始動が禁止される可能性が高くなるところ、本発明によれば、完爆不能判定を受けてエンジンの始動が禁止されたとしても、車両が停車状態となったときに完爆不能判定が解除され、エンジンの始動動作が再び許可される。
【００１０】
これにより、完爆不能と判断されたとしてもそのトリップ中でエンジンの始動動作が再び行われるようになり、エンジンの始動に成功した場合には残った燃料を用いてエンジン及び発電機に発電を行わせることができるので、バッテリに残っている電力のみで走行を続ける場合よりも車両の航続距離を延ばすことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る制御装置を備えたハイブリッド車両の概略構成を示しており、エンジン１の駆動力は無段変速機（以下、ＣＶＴ）３を介して図示しない駆動輪に伝達される。ＣＶＴ３は回転電機４、５からなり、入力側の回転電機４がエンジン１の出力軸２に、出力側の回転電機５が駆動軸７に連結されている。基本的に、回転電機４が発電機として働き、回転電機５は回転電機４の発電した電力によって駆動されるモータとして働くので、以下、回転電機４を発電機、回転電機５をモータという。
【００１３】
発電機４、モータ５は永久磁石式交流同期モータ等の交流機であり、それぞれインバータ８と接続されている。発電機４、モータ５の回転速度はインバータ８の駆動周波数に応じて制御され、インバータ８の駆動周波数の比がＣＶＴ３の変速比（＝入力回転速度／出力回転速度）となる。また、インバータ８にはバッテリ２７が接続されている。
【００１４】
トランスミッションコントローラ１１には、回転速度センサ２１（入力回転速度検出手段）からの発電機回転速度（ＣＶＴ３の入力回転速度）Ｎｉ、回転速度センサ２２（出力回転速度検出手段）からのモータ回転速度（ＣＶＴ３の出力回転速度）Ｎｏが入力される。トランスミッションコントローラ１１は、統合コントローラ１３により演算される目標発電機回転速度ｔＮｉと目標モータトルクｔＴｏとが得られるようにインバータ８の駆動周波数を制御する。
【００１５】
また、発電機４、モータ５の間にはクラッチ６が介装されており、クラッチ６を締結することにより発電機４の入力軸とモータ５の出力軸とを連結することができる。クラッチ６はエンジンコントローラ１２からの指令に応じて制御され、例えば、ＣＶＴ３の入力回転速度と出力回転速度が等しいときにクラッチ６を締結してエンジン１の駆動力を直接駆動輪に伝達し、これによって発電機４、モータ５の損失を抑制して車両の燃費性能を向上させる。
【００１６】
エンジンコントローラ１２は、統合コントローラ１３により演算される目標エンジントルクｔＴｅが得られるように電子制御スロットル１４の開度ＴＶＯを制御する。このときスロットル開度に応じた吸入空気量がエンジン１に流れ込み、吸入空気流量Ｑａは電子制御スロットル１４上流に設けたエアフローメータ２３（吸入空気量検出手段）により計量される。エンジンコントローラ１２では、吸入空気流量Ｑａとクランク角センサ２４で検出されるエンジン回転速度とに基づいて燃料インジェクタ１５を用いての燃料噴射制御と点火プラグ１６を用いての点火時期制御とを行う。
【００１７】
統合コントローラ１３には、上記トランスミッションコントローラ１１、エンジンコントローラ１２を介して、回転速度センサ２１、２２検出される入力回転速度Ｎｉ及び出力回転速度Ｎｏ、エアフローメータ２３で検出される吸入空気流量Ｑａ、クランク角センサ２４で検出されるエンジン回転速度Ｎｅが入力される他、アクセルセンサ３１（アクセル踏み込み量検出手段）で検出されるアクセルペダルの踏み込み量ＡＰＯ、ブレーキペダルが踏み込まれていることを検出するブレーキスイッチ３２（ブレーキ操作検出手段）の出力、アクセルペダルが踏み込まれていないことを検出するアイドルスイッチ３３（アイドル状態検出手段）の出力等が入力される。統合コントローラ１３は、これら入力される各種信号に基づきエンジン１、発電機４及びモータ５を協調動作制御し（制御内容の詳細は後述）、運転者が望む駆動力を高い効率でもって実現する。さらに、停車時や低負荷運転時には、所定のエンジン自動停止条件（車速が所定車速以下、アクセル踏み込み量が所定量以下等）が成立したことを条件としてエンジン１を自動的に停止させ、燃料消費量及び排気エミッションの更なる低減を図る。
【００１８】
また、運転者による始動操作（イグニッションキーＯＮ）を受けた始動及びアイドルストップ解除時の自動的な始動を含むエンジン始動時において、エンジン１が完爆し正トルクを発生して自力回転を開始したか否かを判定し、何らかの原因でエンジン１が完爆不能になっていると判定された場合は以後のエンジン１の始動を禁止する。なお、エンジン１の始動させる場合は、バッテリ２７から発電機４に電力を供給し、発電機４をモータとして動作させてエンジン１のクランキングを行うものとする。
【００１９】
ここで従来のハイブリッド車両では一旦完爆不能と判断された場合は以後完爆不能判定が継続されエンジンの始動は行われなかったのであるが、本発明に係る制御装置を備えたハイブリッド車両においては、車両が停車状態になると所定条件下で完爆不能判定を解除し、エンジン１の始動が再び行われるようにする。これは完爆不能には故障によるもの以外に混合気過濃などによる一時的なものもあることを考慮したものであり、これによってエンジン1の再始動を行う機会をできるだけ多く確保する。
【００２０】
以下、統合コントローラ１３が行う制御の内容について詳細に説明する。なお、各制御ブロック図はエンジン１、発電機４及びモータ５への目標値が所定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に演算されるよう動作するものとする。
【００２１】
図２は統合コントローラ１３が行う協調動作制御の制御ブロック図を示したものである。
【００２２】
これについて説明すると、乗算部Ｂ１では、目標駆動トルク基本値ｔＴｏ０［Ｎｍ］に出力回転速度Ｎｏ［ｒａｄ／ｓ］（＝モータ回転速度）を乗じて目標駆動出力基本値ｔＰｏ０［Ｗ］を演算する。ここで用いられる出力回転速度Ｎｏは、センサ２２で検出された出力回転速度Ｎｏ［ｒｐｍ］をブロックＢ２で所定回転速度ＮＯＭＩＮ＃［ｒｐｍ］以上に制限し、ブロックＢ３で定数Ｇ１を乗じて単位を［ｒａｄ／ｓ］に換算した値である。出力回転速度Ｎｏを所定回転速度ＮＯＭＩＮ＃以上に制限するのは停車時においても目標駆動出力基本値ｔＰｏ０をゼロ以上の値とし、クリープトルクを発生させるためである。目標駆動トルク基本値ｔＴｏ０は、例えばアクセル踏み込み量ＡＰＯと車速ＶＳＰに基づき所定のマップを参照して演算される値である。
【００２３】
そして、ブロックＢ４では、上記目標駆動出力基本値ｔＰｏ０に対し、後述する駆動出力制限値ＴＰＯＬＩＭ［Ｗ］に従い制限処理を行う（モータ目標値制限手段）。このブロックＢ４の働きによりエンジン１の始動動作を行う際にモータ５の目標駆動力を低く抑え、モータ５の消費電力を抑えて始動に用いられる電力を確保する。なお、ブロックＢ４内の「ｍｉｎ」はブロックＢ４に入力される２つ値のうち小さいほうを選択し出力することを意味する。この制限後の目標駆動出力基本値ｔＰｏ０がエンジン１、発電機４及びモータ５の制御目標値を決定するための基本的なパラメータとなる。
【００２４】
ブロックＢ５では、上記制限処理後の目標駆動力基本値ｔＰｏ０に対し、駆動力の応答性を補正するフィルタ処理を施し、ブロックＢ６、Ｂ７ではフィルタ処理後の値ｔＰｏを出力回転速度Ｎｏ［ｒａｄ／ｓ］で除し、さらに定数Ｇ３を乗じて目標出力軸トルクｔＴｏ［Ｎｍ］を演算しトランスミッションコントローラ１１に出力する。
【００２５】
一方、加算器Ｂ８は上記ｔＰｏ０にモータ損失ＬＯＳＳｍを加算して目標入力基本値ｔＰｏ１［Ｗ］を演算し、加算器Ｂ９はこれに発電機損失ＬＯＳＳｇを加算して目標入力仕事率基本値ｔＰｏ２［Ｗ］を演算する。さらに加算器Ｂ１０は目標入力仕事率基本値ｔＰｏ２にバッテリ２７の目標充放電量ｔＰｃ［Ｗ］を加算し目標入力仕事率ｔＰｏ３［Ｗ］を演算する。このｔＰｏ３が発電機４の目標入力回転速度ｔＮｉ［ｒｐｍ］とエンジン１の目標トルクｔＴｅ［Ｎｍ］を演算する際の基本値となる。
【００２６】
ここで、モータ損失ＬＯＳＳｍは、ブロックＢ１１において、出力回転速度Ｎｏ及び目標モータトルクｔＴｏに基づき図中に示すモータ損失マップＭ１を参照することにより演算される。また、発電機損失ＬＯＳＳｇは、ブロックＢ１２において、入力回転速度Ｎｉ及び目標エンジントルクｔＴｅの前回値に基づき図中に示す発電機損失マップＭ２を参照することにより演算される。ブロックＢ１２で発電機トルクではなく目標エンジントルクｔＴｅに基づき発電機損失ＬＯＳＳｇを演算するようにしているのは、発電機４は回転速度制御を行っているので、目標回転速度を実現するために発電機４のトルクは短い周期で変動していることが多く、そのトルク値を用いて発電機損失ＬＯＳＳｇを求めようとすると上記ｔＰｏ２、ｔＰｏ３が変動し、それにより目標入力回転速度ｔＮｉ及び目標エンジントルクｔＴｅまでも変動してしまい、結果としてさらに発電機トルク変動を増大させてしまうことがあるからである。
【００２７】
なお、エンジン１を燃料カットして発電機４により力行動作させる場合には、ブロックＢ１３のスイッチ切換により、ブロックＢ１４において入力回転速度Ｎｉに基づきエンジンブレーキトルクテーブルＴ１を参照して演算されるエンジン１のエンジンブレーキトルクＴｅｎｂｒ［Ｎｍ］がブロックＢ１２に入力され、ブロックＢ１２は、目標エンジントルクｔＴｅの前回値に代えてエンジンブレーキトルクＴｅｎｂｒに基づいて発電機損失ＬＯＳＳｇを演算する。なお、ブロックＢ１３はブロック上方から入力される値（ここでは運転モードＦＭＯＤＥ）応じてブロック左側から入力される値のいずれかを選択するスイッチであり、ブロック上方から入力される値に応じていずれの値が選択されるかはブロック左側の各入力線の脇に記載されている（他の図面における同様のブロックも同様に機能するものとする。）。
【００２８】
ブロックＢ１５では、目標入力仕事率ｔＰｏ３に基づき図中に示す目標入力回転テーブルＴ２を参照することにより第１目標入力回転速度基本値ｔＮｉ１［ｒｐｍ］を演算する。テーブルＴ２は発電状態において、目標とする仕事率に対して、予めエンジン１及び発電機４の回転速度を定めておいたものである。例えば、各目標入力仕事率、すなわち各エンジン出力に対して、その出力が得られる回転速度とトルクの組み合わせの中から、最もエンジン１ならびに発電機４の効率が良く、燃費が最良となる組み合わせを定めておく。また、発電機４が力行動作中は、ブロックＢ１６において、目標入力仕事率ｔＰｏ３に基づきｔＮｉ１算出用のテーブルＴ２とは別のテーブルＴ３を参照することにより第２目標入力回転速度基本値ｔＮｉ２が演算される。
【００２９】
ブロックＢ１７では、後述する運転モード判定（エンジン停止、発電、モータリング）に従い０ｒｐｍ、ｔＮｉ１、ｔＮｉ２のいずれかを選択し出力する。ブロックＢ１８では、ブロックＢ１７の出力値に対してブロックＢ５におけるフィルタ処理と同じ位相補正フィルタ処理を施し、フィルタ処理後の値を目標入力回転速度ｔＮｉとしてトランスミッションコントローラ１１に出力する。この目標入力回転速度ｔＮｉが発電機４の回転速度制御目標値となる。
【００３０】
ブロックＢ２０では、目標入力仕事率ｔＰｏ３を現在の入力回転速度Ｎｉで除し、これを目標エンジントルクｔＴｅとしてエンジンコントローラ１２に出力する。ここで用いる入力回転速度Ｎｉはセンサ２１で検出された入力回転速度Ｎｉ［ｒｐｍ］にブロックＢ２１において定数Ｇ３を掛けて単位を［ｒａｄ／ｓ］に変換した値である。
【００３１】
また、ブロックＢ２２では運転モードＦＭＯＤＥが０（エンジン停止）または２（モータリング）のときに燃料カット要求フラグｆＦＣＲＯに燃料カット実行を許可する１をセットし、エンジンコントローラ１３に出力する。燃料カット要求フラグｆＦＣＲＯに１がセットされたときはエンジンコントローラ１３は燃料インジェクタ１５による燃料噴射を停止する。
【００３２】
次に、図３は、統合コントローラ１３が行う運転モード判定（運転モード判定手段）の制御ブロック図である。
【００３３】
制御ブロックは、目標駆動トルクｔＴｏの値に基づいてモータ５の力行／回生すなわち発電機４の発電／モータリングを判定する発電モード判定部（Ｂ３１、Ｂ３２）と、バッテリ２７の充電状態ＳＯＣ及び完爆不能判定ｆＩＧＮＧに基づいてエンジン停止判定を行うエンジン停止判定部（ブロックＢ３３ないしＢ３６）と、これら発電モード判定部及びエンジン停止判定部における判定結果に基づき運転モードＦＭＯＤＥを選択するブロックＢ３７とから構成される。なお、ブロックＢ３１、Ｂ３３、Ｂ３４は、ブロックに入力される２つの値の間でブロック内に記載される不等号あるいは等号が成立する場合（ただし、上側に入力される値を左辺に置き、下側に入力される値を右辺に置く）に１を出力し、成立しない場合に０を出力するように機能する（他の図面における同様のブロックも同様に機能するものとする。）。
【００３４】
発電モード判定部においては、ブロックＢ３１で目標駆動トルクｔＴｏ０と減速判定トルクＣＳＴＴＯ＃［Ｎｍ］とを比較し、目標駆動トルクｔＴｏ０が減速判定トルクＣＳＴＴＯ＃以下で車両が減速状態にあるときはブロックＢ３２において発電モードフラグＧＥＮＭＯＤに「モータリング」を意味する２をセットする。これに対し、目標駆動トルクｔＴｏ０が減速判定トルクＣＳＴＴＯ＃よりも大きい場合は発電モードフラグＧＥＮＭＯＤに「発電」を意味する１をセットする。
【００３５】
一方、エンジン停止判定部のブロックＢ３３、Ｂ３４においては次の２つの条件、
▲１▼バッテリ２７の充電状態ＳＯＣ［％］が所定値ＩＳＳＯＣ＃［％］（エンジン停止許可ＳＯＣ）以上であり、バッテリ２７から電力を放電可能な状態であるか否か
▲２▼目標余裕駆動電力ＰＯＭＧＮ［Ｗ］に再始動で必要となる電力（始動時電力ＰＥＮＧＳＴ＃［Ｗ］）を加えた値がバッテリ余裕出力ＰＢＭＧＮ［Ｗ］よりも小さく、バッテリ２７から供給できるか否か
が判断され、ブロックＢ３５、Ｂ３６ではこれらの条件▲１▼及び▲２▼の両方が成立したとき、あるいは、後述する完爆不能判定処理（図６）によって完爆不能判定がなされているとき（フラグｆＩＧＮＧ＝１）にエンジン停止判定フラグｆＥＮＧＳＴＰにエンジン１の始動禁止を示す１をセットする。
【００３６】
上記条件▲２▼における目標余裕駆動電力ＰＯＭＧＮは、運転者が加速しようとしてモータ５を最大トルク（許容されるトルクの最大値）まで出そうとした場合に現在の走行状態におけるモータ５の消費電力からみて必要となる追加分の電力を意味する。また、バッテリ余裕出力ＰＢＭＧＮは、現在のバッテリ出力に対して、さらにどれくらいの出力をバッテリ２７から供給できるかを意味する。これによって、エンジン停止状態からエンジンを再始動して発電を再開するまでモータ５の電力を全てバッテリ２７から供給できる場合にエンジン１を停止し発電機４による発電を停止するエンジン停止モードと判定するようにしている。
【００３７】
また、完爆不能判定時はエンジン停止判定フラグｆＥＮＧＳＴＰには常に１がセットされるので、ブロックＢ３７では発電モード判定部の判定結果に拘わらず運転モードＦＭＯＤＥは常に１にセットされ、エンジン１及び発電機４は停止状態になるように制御される。
【００３８】
また、図４は統合コントローラ１３が行う目標余裕駆動電力ＰＧＭＧＮの演算処理（目標駆動力演算手段）の制御ブロック図である。
【００３９】
ブロックＢ４１では、出力回転速度Ｎｏ［ｒｐｍ］に基づき図中に示すテーブルＴ４を参照することにより当該回転速度におけるモータ５の最大トルクＴＯＭＡＸ［Ｎｍ］を演算する。
【００４０】
減算器Ｂ４２ではこの最大トルクＴＯＭＡＸから現在の目標駆動トルク基本値ｔＴｏ０を差し引いて余裕駆動トルクＴＯＭＧＮ［Ｎｍ］を演算する。この余裕駆動トルクＴＯＭＧＮはモータ５の性能よって決まる値であるが、モータ５の仕様によってはこの余裕トルクをすべて出してしまうと駆動力が過大となり、運転者に違和感を与える場合があるので、ブロックＢ４３ではこれを避けるべく最大許容加速度Ｇに基づき設定される余裕駆動力上限値ＴＯＭＧＭＸ［Ｎｍ］により余裕駆動トルクＴＯＭＧＮを制限する。余裕駆動トルク上限値ＴＯＭＧＭＸは最大許容加速度Ｇに重力加速度９．８［ｍ／ｓ²］、車両重量［ｋｇ］、タイヤ半径［ｍ］を乗じて得られる値を減速比で除して演算される値である。
【００４１】
ブロックＢ４４は上記制限処理後の余裕駆動トルクＴＯＭＧＮにモータ回転速度Ｎｏを乗じて目標余裕駆動電力ＰＯＭＧＮ［Ｗ］を演算する。ここで演算に用いられる出力回転速度ＮｏはブロックＢ４５において出力回転速度Ｎｏ［ｒｐｍ］に定数Ｇ３を乗じて単位を［ｒａｄ／ｓ］に変換したものである。
【００４２】
また、図５は統合コントローラ１３が行うバッテリ余裕出力ＰＧＭＧＮの演算処理（バッテリ余裕出力演算手段）の制御ブロック図である。
【００４３】
ブロックＢ５１ではバッテリ２７の充電状態ＳＯＣ［％］に基づき図中に示すテーブルＴ５を参照してバッテリ２７の最大出力ＰＢｍａｘ［Ｗ］を演算し、ブロックＢ５２ではこのバッテリ最大出力ＰＢｍａｘから現在のバッテリ出力ＰＢＯＵＴ［Ｗ］を差し引いてバッテリ余裕出力ＰＢＭＧＮ［Ｗ］を演算する。
【００４４】
また、図６は統合コントローラ１３が行う完爆不能判定（完爆不能判定手段）の制御ブロック図である。
【００４５】
これによれば、運転モードＦＭＯＤＥが１（発電）、かつ完爆判定を行うブロックＢ６１（詳しくは後述）でセットされる完爆判定フラグｆＩＧＯＫが０（非完爆）の状態が駆動力制限判定時間ＤＬＰＷＬＭ＃継続すると駆動力制限判定フラグｆＰＷＬＭを１にセットする。同様に、クランキング継続上限時間ＤＬＩＧＮＧ＃（＞ＤＬＩＧＮＭ＃）継続したら完爆不能と判定し、完爆不能判定フラグｆＩＧＮＧに１をセットする。
【００４６】
ブロックＢ６２、Ｂ６３におけるタイマルーチンは減算タイマであり、タイマ値が０となったら１を出力し、１が入力されるとタイマがそれぞれの所定のタイマ時間にリセットされ、入力が１のままであればタイマはリセットされ続け出力は０となる。つまり、ブロックＢ６２、Ｂ６３は、リセット入力によって出力が０になり、そのまま新たなリセット入力が無い状態が所定時間継続すると１を出力するように機能する。
【００４７】
したがって、完爆判定フラグｆＩＧＯＫが１あるいは運転モードＦＭＯＤＥが１でない（エンジン停止またはモータリング）ときは常に両方のタイマとものリセットされ、それぞれの出力は０となる。完爆判定フラグｆＩＧＯＫが０（非完爆）かつ運転モードＦＭＯＤＥが１（発電）となるとタイマがリセットされなくなるので、そのまま所定時間が経過するとそれぞれの出力が１となる。
【００４８】
ブロックＢ６２、Ｂ６３はこのように動作し、ブロックＢ６４、Ｂ６５のスイッチング動作を受けて駆動力制限判定フラグｆＰＷＬＭおよび完爆不能判定フラグｆＩＧＮＧがセットされる。ただし、完爆不能判定の解除判定を行うブロックＢ６６（詳しくは後述）において完爆不能判定解除フラグｆＩＧＮＣＬが１となると、ブロックＢ６７ないしＢ７０のスイッチング動作により駆動力制限判定フラグｆＰＷＬＭおよび完爆不能判定フラグｆＩＧＮＧは上記処理に拘わらず０にセットされる（完爆不能判定解除）。
【００４９】
また、図７は統合コントローラ１３が行う完爆判定（完爆判定手段）の制御ブロック図であり、図６のブロックＢ６１における処理に対応する。
【００５０】
完爆判定においては、エンジン１が完爆したか否か、すなわちエンジン１が正のトルクを発生しているか否かを判断するために、発電機５のトルクを参照する。つまり、発電機５はエンジン１と連動して回転しており、また、目標入力回転速度ｔＮｉに基づいて回転速度制御（回転速度フィードバックによるトルク制御）を行っているので、目標入力回転速度ｔＮｉに応じて演算される発電機５の目標発電機トルクＴＴＭＧからエンジントルクを知ることができる（発電機トルク＝−エンジントルク）。
【００５１】
具体的には、運転モードＦＭＯＤＥが０でなく（ブロックＢ７１で判定）、かつ目標発電機トルクＴＴＭＧが所定値ＴＩＧＪＤ＃（負値）以下（ブロックＢ７２で判定）、かつ入力回転速度Ｎｉが所定値ＮＩＧＪＤ＃以上（ブロックＢ７３で判定）の状態が所定時間ＤＬＩＧＯＫ＃経過したらブロックＢ７４において完爆判定フラグｆＩＧＯＫを１にセットする。
【００５２】
これにより、一旦完爆判定フラグｆＩＧＯＫが１となると運転モードＦＭＯＤＥが０（エンジン停止）となるまでは完爆判定フラグｆＩＧＯＫはクリアされず１のままとなる。
【００５３】
また、図８は統合コントローラ１３が行う完爆不能判定の解除判定（完爆不能判定解除手段）の制御ブロック図であり、図６のブロックＢ６６における処理に対応する。
【００５４】
この実施例では、簡易的にバッテリ２７の放出可能エネルギに基づく解除判定を行えるように、バッテリ２７の充電状態ＳＯＣに従って解除判定を行うこととしている。具体的には、ブロックＢ８１は、バッテリ２７の充電状態ＳＯＣがクランキング許可下限ＳＯＣであるＳＯＣＲＥＮ＃以上（ブロックＢ８３で判断）、車速ＶＳＰが所定値ＶＩＧＮＧＣＬ＃以下で車両が停車状態（ブロックＢ８４で判断）、かつブレーキスイッチ３２及びアイドルスイッチ３３がＯＮであるかを判断し、すべての条件が成立した時に1を出力する。そしてブロックＢ６２、Ｂ６３と同様の減算タイマであるブロックＢ８２では、ブロックＢ８１の出力が１の状態が所定時間ＤＩＧＮＧＣＬ＃継続したら完爆不能判定解除フラグｆＩＧＮＧＣＬを１にセットする。
【００５５】
これにより、バッテリ２７が十分に放出可能エネルギを有しており、車両及び運転者の状態から「車両停止状態」と判断されたら、完爆不能判定が解除され、再度エンジン始動が試行されることになる。
【００５６】
また、図９は統合コントローラ１３が行うエンジン１の始動動作を行う際のモータ目標駆動出力の制限値である駆動出力制限値ＴＰＯＬＩＭ［Ｗ］の演算処理（モータ目標値制限値演算手段）の制御ブロック図である。
【００５７】
これによると、ブロックＢ９１には駆動力制限判定フラグｆＰＷＬＭが入力され、フラグｆＰＷＬＭが０の場合はモータ５の最大駆動出力ＴＰＯＭＡＸ＃を、フラグｆＰＷＬＭが１の場合は所定の制限値（完爆不能時駆動出力上限）ＰＭＸＩＧＮＧ＃（ＰＭＸＩＧＮＧ＃＜ＴＰＯＭＡＸ＃）をそれぞれ駆動出力制限値ＴＰＯＬＩＭとして出力する。
【００５８】
次に上記制御を行うことによる全体的な作用について説明する。
【００５９】
本発明に係るハイブリッド車両においては、統合コントローラ１３は、トランスミッションコントローラ１１、エンジンコントローラ１２を介してエンジン１、発電機４及びモータ５を協調制御し、運転者が望む駆動力を高い効率でもって実現する。
【００６０】
エンジン停止状態からエンジン１を始動する際には、統合コントローラ１３はエンジン１が完爆したか否かを判定し、何らかの原因で完爆不能になっていると判定された場合はエンジン１の始動を禁止する。但し、完爆不能にはエンジン１の故障によるもの以外に過濃混合気の供給によるもの等一時的なものもあることから、統合コントローラ１３は車両が停止状態になると完爆不能判定を解除し、可能な限りエンジン１の再始動の機会を確保する。
【００６１】
これにより、一旦完爆不能と判定とされても車両が停車状態となったときに完爆不能判定が解除されるので、エンジン１の始動が再度試みられることになる。したがって、エンジン１の再始動に成功した場合には残燃料を用いてエンジン１及び発電機４に発電を行わせ、発電された電力を用いてモータ５を駆動及びバッテリ２７を充電することができ、バッテリ２７に残っている電力のみ用いて走行を続ける場合よりも車両の航続距離を延ばすことができる。
【００６２】
また、完爆不能判定に先立ちモータ５の出力を制限して始動動作中のモータ５の電力消費が抑制されるので、エンジン１の再始動に用いることができるバッテリ電力、すなわちエンジン１をクランキングする際に発電機４に供給することができる電力を少しでも多く確保することができ、エンジン始動の試行回数、試行時間を増やしてエンジン１が完爆に達する可能性を高めることができる。なお、上記実施形態ではモータ５の目標駆動出力を制限することでモータ５の消費電力を抑えているが、モータ５の目標駆動トルクを制限することでモータ５の消費電力を抑えるように構成しても良い。
【００６３】
さらに、本発明によれば、始動動作に必要な電力及び最低限必要な走行距離等を考慮して完爆不能判定を解除するので、バッテリ電力の残量が少ないのに無理に始動動作を行ってバッテリ電力を使い果たしてしまい、始動もできない上にモータ走行もできないという事態を回避でき、車両の信頼性を向上させることができる。
【００６４】
続いて、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００６５】
図１０は第２の実施形態において統合コントローラ１３が行う完爆不能判定の制御ブロック図である。図６に示した第１の実施形態に対し、クランキング継続上限時間の演算処理を行うブロックＢ１０１が追加されており、ブロックＢ６６における完爆不能の解除判定の内容が異なっている。
【００６６】
図１１はブロックＢ１０１におけるクランキング継続上限時間ＤＬＩＧＮＧ＃の演算処理（クランキング継続上限時間演算手段）の具体的な内容を示したものである。
【００６７】
これについて説明すると、ブロックＢ１１１では、バッテリ２７の充電状態ＳＯＣ［％］に基づき図中に示すテーブルＴ６を参照してバッテリ出力可能エネルギＥＢＯＭＡＸ［Ｗｈ］を演算する。そして、ブロックＢ１１２では、このバッテリ出力可能エネルギＥＢＯＭＡＸをエンジン１をクランキングする際の単位時間当たりの消費電力であるクランキング電力ＰＣＲＡＮＫ［Ｗ］で除し、ブロックではこれに係数Ｋを掛けて単位換算してクランキング継続上限時間ＤＬＩＧＮＧ［ｓ］を演算する。
【００６８】
図１２はブロックＢ６６における完爆不能判定の解除判定（完爆不能判定解除手段）の制御ブロック図である。図８に示した第１の実施形態と異なり、ブロックＢ８３ではバッテリ２７の充電状態ＳＯＣではなくクランキング継続上限時間ＤＬＩＧＮＧ＃が所定値（要求下限クランキング時間）以上か否かを判断し、その結果に応じて完爆不能判定の解除判定を行う。
【００６９】
すなわち、クランキング継続上限時間ＤＬＩＧＮＧ＃をバッテリ２７の出力可能エネルギから求め、エンジン１が完爆するために必要なクランキング時間（要求下限クランキング時間ＴＯＣＲＭＮ［ｓ］）がクランキング継続上限時間ＤＬＩＧＮＧ＃以内であればバッテリ２７から電力を供給することが可能であるとして完爆不能判定の解除判定を行い（フラグｆＩＧＮＣＬ＝１）、クランキング上限時間ＤＬＩＧＮＧ＃よりも大きければ完爆不能判定の解除判定を行わないこととしている（フラグｆＩＧＮＣＬ＝０）。
【００７０】
これにより、第２の実施形態では、バッテリ２７の充電状態ＳＯＣが少なくクランキング可能な時間が短いために完爆不能判定を解除してエンジン１の始動動作が行われるようにしたとしてもエンジン１が完爆に達しないと見込まれるときは、車両が停車状態になったとしても完爆不能判定は解除されないことになる。また、ブロックＢ６２においては、バッテリ２７の充電状態ＳＯＣが少なくなるほどエンジン１の始動動作を開始してから完爆不能と判定するまでの時間が短くなるので、バッテリ２７の電力が始動動作によって使い果たされるのが防止される。これにより、無理に始動動作を行ってバッテリ電力を使い果たし、エンジンの始動もできない上にモータによる走行もできないという事態を回避することができる。
【００７１】
なお、この第２の実施形態ではクランキング継続上限時間ＤＬＩＧＮＧ＃をバッテリ２７の充電状態ＳＯＣに応じて可変としたが、駆動力制限判定時間ＤＬＰＷＬＭ＃をクランキング継続上限時間ＤＬＩＧＮＧ＃に対応させて（あるいは独立に）バッテリ２７の充電状態ＳＯＣに応じて可変とし、バッテリ２７の充電状態ＳＯＣが少なくなるほど短くなるように設定するようにしてもよい。
【００７２】
続いて、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００７３】
図１３は第３の実施形態において統合コントローラ１３が行う完爆不能判定（完爆不能判定手段）の制御ブロック図である。図６に示した第１の実施形態に対し、完爆不能判定の経験回数に基づいて駆動力制限判定時間ＤＬＰＷＬＭ＃を演算するブロックＢ１３１が追加されている。
【００７４】
図１４はブロックＢ１３１における駆動力制限判定時間ＤＬＰＷＬＭ＃の演算処理（駆動力制限判定時間演算手段）の制御ブロック図である。
【００７５】
これによると、ブロックＢ１４１ないしＢ１４４では、完爆不能判定フラグｆＩＧＮＧの立ち上がり、すなわちフラグｆＩＧＮＧの０から１への変化を検出し、完爆不能判定フラグｆＩＧＮＧの立ち上がりを検出すると１を出力し、ブロックＢ１４５ないしＢ１４７では、完爆不能判定フラグｆＩＧＮＧの立ち上がりを受けると完爆不能判定カウンタＣＩＧＮＧに１を加算する。これらブロックＢ１４１ないしＢ１４７が完爆不能回数カウント手段を構成する。
【００７６】
そして、ブロックＢ１４８では、このカウンタＣＩＧＮＧの値に基づき図中に示すテーブルＴ７を参照して駆動力制限判定時間ＤＬＰＷＬＭ＃を演算する。カウンタＣＩＧＮＧが大きくなる程、すなわち完爆不能と判定された回数（完爆不能回数）が大きくなるほどエンジン１が完爆しにくい傾向にあるので、ブロックＢ１４８では、完爆不能カウンタＣＩＧＮＧが大きくなるにつれ駆動力制限判定時間ＤＬＰＷＬＭ＃を小さく設定し、より早い時期からモータ５の駆動力制限が行われるようにする。
【００７７】
したがって、この第３の実施形態では、完爆に達しにくい個体ではエンジン１の始動動作を開始してからモータ５の目標駆動力制限が行われるまでの時間が短縮されることになり、完爆に達しにくい個体であるほど早い時期からモータ５の消費電力が抑えられるようになる。これにより、エンジン１の始動動作に使用できる電力をさらに多く確保でき、運転性と発電電力確保の両立を図ることができる。
【００７８】
なお、この第３の実施形態では駆動力制限判定時間ＤＬＰＷＬＭ＃を完爆不能回数に応じて可変としたが、クランキング継続上限時間ＤＬＩＧＮＧ＃を駆動力制限判定時間ＤＬＰＷＬＭ＃に対応させて（あるいは独立に）バッテリ２７の充電状態ＳＯＣに応じて可変とし、バッテリ２７の充電状態ＳＯＣが少なくなるほど短くなるように設定するようにしてもよい。また、この第３の実施形態を上記第２の実施形態と組み合わせてもよい。
【００７９】
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、上記各実施形態は本発明の適用例の一部を示すに過ぎず、本発明の範囲を上記実施形態の構成に限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る制御装置が適用されるハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】統合コントローラが行う協調動作制御の制御ブロック図である。
【図３】統合コントローラが行う運転モード判定の制御ブロック図である。
【図４】統合コントローラが行う目標余裕駆動電力の演算処理の制御ブロック図である。
【図５】統合コントローラが行うバッテリ余裕出力の演算処理の制御ブロック図である。
【図６】統合コントローラが行う完爆不能判定の制御ブロック図である。
【図７】統合コントローラが行う完爆判定の制御ブロック図である。
【図８】統合コントローラが行う完爆不能判定の解除判定の制御ブロック図である。
【図９】統合コントローラが行う駆動出力制限値の演算処理の制御ブロック図である。
【図１０】統合コントローラが行う完爆不能判定の制御ブロック図の別の例を示す（第２の実施形態）。
【図１１】統合コントローラが行うクランキング継続上限時間の演算処理の制御ブロック図である。
【図１２】統合コントローラが行う完爆不能判定の解除判定の制御ブロック図の別の例を示す。
【図１３】統合コントローラが行う完爆不能判定の制御ブロック図のさらに別の例を示す（第３の実施形態）。
【図１４】統合コントローラが行う駆動力制限判定時間の演算処理の制御ブロック図である。
【符号の説明】
１エンジン
４発電機
５ジェネレータ
１１トランスミッションコントローラ
１２エンジンコントローラ
１３統合コントローラ
２１、２２回転速度センサ
２３エアフローメータ
２４クランク角センサ
３１アクセルセンサ
３２ブレーキスイッチ
３３アイドルスイッチ

Claims

エンジンと、エンジンのクランク軸に連結される発電機と、車両の駆動輪に連結される駆動モータと、前記発電機及びモータに接続されるバッテリとを備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記エンジンを停止し前記発電機による発電を停止するエンジン停止モードと、前記エンジンに正トルクを発生させて発電機を駆動する発電モードとを含む複数の運転モードから現在の運転状況に適した運転モードを選択する運転モード判定手段と、
前記エンジンが正トルクを発生しているか否かを判断する完爆判定手段と、
前記運転モードがエンジン停止モードから発電モードへ変化した後所定期間内に前記完爆判定が成立しなかったとき、前記エンジンの始動が不可能であると判定する完爆不能判定手段と、
車両が停車状態となったときに前記完爆不能判定を解除する完爆不能判定解除手段と、
を備え、
前記運転モード判定手段は、前記完爆不能判定が成立している場合にエンジン停止モードを選択することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
前記完爆不能判定解除手段は、前記バッテリの放出可能エネルギの大きさに基づいて完爆不能判定を解除するかどうか決定することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記完爆不能判定手段が前記エンジンの始動が不可能であると判定する前に前記モータの目標駆動力あるいは目標トルクを制限するモータ目標値制限手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両。
前記運転モードがエンジン停止モードから発電モードに変化した後第１の所定時間以上完爆判定が成立しない場合に前記モータの目標駆動力あるいは目標トルクを制限するモータ目標値制限手段をさらに備え、
前記完爆不能判定手段は、前記運転モードがエンジン停止モードから発電モードに変化した後第１の所定時間よりも長い第２の所定時間以上完爆判定が成立しない場合に前記エンジンの始動が不可能であると判定することを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記第１の所定時間、第２の所定時間のうち少なくとも１つ以上をバッテリ放出可能エネルギに応じて可変としたことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の制御装置。
完爆不能判定の経験回数をカウントする完爆不能回数カウント手段をさらに備え、
前記第１の所定時間、第２の所定時間の少なくとも１つ以上を完爆不能判定回数に応じて可変としたことを特徴とする請求項４または５に記載のハイブリッド車両の制御装置。