JP4419982B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、気体燃料を用いる内燃機関を有するハイブリッド車両に対して制御を行う車両の制御装置に関する。

従来から、圧縮天然ガス（ＣＮＧ；Compressed Natural Gas）などの気体燃料を用いた車両に関する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、走行中において車両用ガス燃料供給システムに燃料漏れが発生している場合に、検知警報を発する技術が記載されている。更に、特許文献２には、車両の駐車中に燃料が漏れた場合に、ドアの開閉に伴って作動する電気的スイッチが作動状態にされることを防止する技術が記載されている。

特開２０００−３０３９０９号公報 特開平５−３４６０７９号公報

ところで、車両駆動用の電動機を有するハイブリッド車両に対して、気体燃料を用いる内燃機関（以下、「気体燃料内燃機関」とも呼ぶ。）を適用した場合、以下のような問題が発生し得る。気体燃料内燃機関が設けられている位置よりも後方側に電動機が搭載された車両においては、走行中に燃料が漏れた場合、電動機の位置にまで漏れた燃料が拡散する可能性が高い。この際に電動機が駆動している場合には、漏れた燃料が電動機において着火してしまう場合がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、気体燃料内燃機関を有するハイブリッド車両において、燃料漏れした燃料が電動機において着火されてしまうことを適切に抑制することが可能な車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、気体燃料を用いる内燃機関と、前記内燃機関が設けられた位置よりも少なくとも後方側に設けられ、車両を駆動することが可能な電動機と、を有する車両に対して制御を行う車両の制御装置は、前記車両の走行時に、前記気体燃料が漏れているか否かを検出する漏れ検出手段と、前記漏れ検出手段が前記気体燃料の漏れを検出した場合に、前記電動機の作動を停止する電動機作動停止手段と、を備えることを特徴とする。

上記の車両の制御装置は、気体燃料を用いる内燃機関（気体燃料内燃機関）と、内燃機関が設けられた位置よりも少なくとも後方側に設けられ、車両を駆動することが可能な電動機と、を有する車両に対して制御を行う装置である。漏れ検出手段は、車両の走行時に、気体燃料が漏れているか否かを検出する。そして、電動機作動停止手段は、気体燃料が漏れている場合に、電動機の作動を停止する。こうするのは、車両の走行中に気体燃料が漏れた場合、漏れた気体燃料は、内燃機関が設けられた位置よりも後方側に位置する電動機の位置にまで拡散する可能性が高く、この際に電動機が駆動している場合には、電動機において気体燃料が着火してしまう可能性があるからである。即ち、漏れた気体燃料が電動機において着火してしまうことを防止するために、電動機作動停止手段は、電動機の作動を停止する。したがって、上記した車両の制御装置によれば、燃料漏れした気体燃料が電動機において着火してしまうことを適切に抑制することが可能となる。

上記の車両の制御装置の一態様では、前記電動機作動停止手段は、前記車両の後輪に対して動力を付与するように構成された電動機の作動を停止し、前記電動機作動停止手段が前記電動機の作動を停止している際に、前記車両の前輪に対して動力を付与するように構成された電動機を作動させて、当該車両を走行させるための制御を行う電動機作動手段を更に備える。

この態様では、車両の制御装置は、燃料漏れが生じている場合に、後輪を駆動する電動機の作動を停止し、前輪を駆動する電動機を作動させる制御する。即ち、退避モータ走行を実行する。この場合、前輪を駆動する電動機において漏れた気体燃料が着火されてしまう可能性はかなり低いため、燃料漏れが生じている場合に、この電動機を駆動しても問題ないと言える。上記した車両の制御装置によれば、燃料漏れが生じた際にも、車両の走行を適切に継続させることができる。

上記の車両の制御装置の他の一態様では、前記漏れ検出手段が前記気体燃料の漏れを検出した場合に、前記気体燃料の流通を遮断する制御を行う遮断制御手段を更に備える。これにより、更にＣＮＧが漏れてしまうことを防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［車両の構成］
図１を参照して、本発明の実施形態に係る車両の構成について説明する。図１は、車両１００の概略構成を示すブロック図である。図１においては、紙面の上側が車両１００の前方を示し、紙面の下側が車両１００の後方を示している。

車両１００は、主に、エンジン１と、モータ（モータジェネレータ）ＭＧ１と、モータＭＧ２と、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）２と、ディファレンシャルギヤ（Ｄｆｆ）３ｆ、３ｒと、車軸４ｆ、４ｒと、前輪５ｆと、後輪５ｒと、バッテリ７と、インバータ８ｆ、８ｒと、ＣＮＧタンク１０と、遮断弁１１と、圧力センサ１２と、燃料供給通路１３と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０と、を備えている。

車両１００は、所謂ハイブリッド車両として構成されると共に、エンジン１が燃焼によって発生する動力及びモータＭＧ１が発生する駆動力によって前輪５ｆを駆動し、モータＭＧ２が発生する駆動力によって後輪５ｒを駆動する４輪駆動車両として構成されている。なお、本明細書では、少なくともエンジン１、ＣＮＧタンク１０、及び燃料供給通路１３を備えて構成される構成要素のことを「内燃機関」と呼ぶ。

まず、前輪５ｆを駆動する際に用いられる駆動系について説明する。前輪５ｆは、エンジン１が燃焼によって発生する動力及びモータＭＧ１が発生する動力によって駆動される。エンジン１は、気体燃料を燃焼させることによって動力を発生する装置である。具体的には、エンジン１は、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を燃焼することによって動力を発生する。この場合、エンジン１は、ＣＮＧタンク１０に貯蔵されたＣＮＧを、燃料供給通路１３を介して取得する。

モータＭＧ１は、バッテリ７を充電するための発電機、及び前輪５ｆに対して駆動力を付与するための電動機として機能するように構成されている。エンジン１が発生した駆動力及びモータＭＧ１が発生した駆動力は、図示しないプラネタリギヤ（遊星歯車機構）を介して、変速操作を行うトランスミッション２に伝達される。ここで、プラネタリギヤは、エンジン１の出力をモータＭＧ１及びトランスミッション２へ分配することが可能に構成され、動力分割機構として機能する。したがって、エンジン１の作動状態に応じてモータＭＧ１の発電量を制御することができる。上記のようにしてトランスミッション２に伝達された動力は、ディファレンシャルギヤ３ｆ及び車軸４ｆを介して前輪５ｆに伝達される。

上記したモータＭＧ１によって発電された電力は、インバータ８ｆを介してバッテリ７に供給される。インバータ８ｆは、バッテリ７とモータＭＧ１との間の電力の入出力を制御する直流交流変換機である。バッテリ７は、蓄電池として構成され、モータＭＧ１によって発電された電力を蓄電すると共に、蓄電している電力をインバータ８ｆを介してモータＭＧ１に供給する。更に、バッテリ７は、蓄電している電力をインバータ８ｒを介して後述するモータＭＧ２に供給することによって、モータＭＧ２を駆動する。

次に、後輪５ｒを駆動する際に用いられる駆動系について説明する。後輪５ｒは、モータＭＧ２が発生する駆動力によって駆動される電動機である。モータＭＧ２は、インバータ８ｒを介してバッテリ７から電力が供給され、供給された電力によって駆動される。インバータ８ｒは、バッテリ７とモータＭＧ２との間の電力の入出力を制御する直流交流変換機である。モータＭＧ２が発生した動力は、ディファレンシャルギヤ３ｒ及び車軸４ｒを介して後輪５ｒに伝達される。なお、モータＭＧ２は、ＥＣＵ２０から供給される制御信号Ｓ２０によって制御される。

ここで、エンジン１への燃料供給系について説明する。前述したように、エンジン１は、ＣＮＧタンク１０に貯蔵されたＣＮＧを燃料として用いる。具体的には、エンジン１とＣＮＧタンク１０は燃料供給通路１３を介して接続されており、エンジン１には燃料供給通路１３を通過したＣＮＧが供給される。また、ＣＮＧタンク１０には遮断弁１１が設けられており、遮断弁１１が開である場合にはエンジン１にＣＮＧが供給され、遮断弁１１が閉である場合にはエンジン１へのＣＮＧの供給が遮断される。遮断弁１１の開閉は、ＥＣＵ２０から供給される制御信号Ｓ１１によって制御される。

更に、燃料供給通路１３上には、ＣＮＧの圧力を検出する圧力センサ１２が設けられている。圧力センサ１２が検出した検出信号Ｓ１２は、ＥＣＵ２０に供給される。この場合、ＥＣＵ２０は、圧力センサ１２から供給される検出信号Ｓ１２に基づいて、ＣＮＧの漏れ（燃料漏れ）が生じているか否かを判定する。

次に、本実施形態に係る種々の処理／制御を行う、ＥＣＵ２０について説明する。ＥＣＵ２０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備える。ＥＣＵ２０は、車両１００内の各種センサから信号を取得し、これに基づいて車両１００の動作全体を制御する。本実施形態では、ＥＣＵ２０は、主に、ＣＮＧの燃料漏れを検出する処理を行うと共に、燃料漏れが生じている場合にモータＭＧ２の作動を停止する制御を実行する。このように、ＥＣＵ２０は、本発明に係る車両の制御装置として動作し、漏れ検出手段及び電動機作動停止手段として機能する。

具体的には、ＥＣＵ２０は、圧力センサ１２から供給されるＣＮＧの圧力（検出信号Ｓ１２に対応する圧力）に基づいてＣＮＧの圧力低下速度を計算し、この圧力低下速度と判定値とを比較することによって、燃料漏れが生じているか否かを判定する。詳しくは、ＥＣＵ２０は、車両１００の運転状態に基づいて判定値を設定し、ＣＮＧの圧力低下速度が設定された判定値を超えた場合に、燃料漏れが生じていると判定する。

そして、ＥＣＵ２０は、燃料漏れが生じていると判定した場合に、遮断弁１１を閉にする制御を行うと共に、モータＭＧ２の作動を停止する制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ２０は、遮断弁１１に対して制御信号Ｓ１１を供給することによって遮断弁１１を閉にする制御を行うと共に、モータＭＧ２に対して制御信号Ｓ２０を供給することによってモータＭＧ２の電源をオフにする制御を行う。

ここで、燃料漏れが生じている場合に上記した制御を行う理由を、図２を用いて説明する。

図２は、車両１００の走行中に燃料漏れが生じたときの様子を示す図である。図２においては、紙面の上側が車両１００の前方を示し、紙面の下側が車両１００の後方を示している。また、車両１００は、矢印Ｂ方向に走行しているものとする。

図２（ａ）は、燃料漏れの開始直後における様子を示す図である。図示のように、燃料供給通路１３中の符号Ａ１で示す位置において、ＣＮＧの燃料漏れが生じているものとする。この場合、ＣＮＧの圧力低下速度が大きくなる（具体的には圧力低下速度が判定値を超える）ため、ＥＣＵ２０によって、ＣＮＧの燃料漏れが生じていると判定される。ＥＣＵ２０は、燃料漏れが生じていると判定した場合に、更にＣＮＧが漏れてしまうことを防止するために、遮断弁１１を閉にする制御を行う。即ち、エンジン１へのＣＮＧの供給を停止する。このように遮断弁１１を閉にした場合、燃料漏れの開始直後から遮断弁１１を閉にするまでの間に、符号Ａ２で示すように、ＣＮＧは外部に流出する。

図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す状態からある程度の時間が経過したときの図を示している。上記のように外部に流出したＣＮＧは、車両１００が走行しているため、車両１００の後方に向かって拡散していく。ＣＮＧは気体であるため、拡散範囲が広い。この場合、図２（ａ）中の符号Ａ２に示す位置から符号Ａ３で示す位置にまで、ＣＮＧは流れていく。これにより、車両１００の後部付近に搭載されたモータＭＧ２が存在する位置にまで、燃料漏れしたＣＮＧが流れていく。車両１００内において、モータＭＧ２は、エンジン１、ＣＮＧタンク１０、及び燃料供給通路１３などのＣＮＧが流通する構成要素よりも後方側に位置するため、燃料漏れが生じた場合には、漏れたＣＮＧがモータＭＧ２に流れてくる可能性が高いと言える。

このように燃料漏れが生じた際に、モータＭＧ２が駆動している場合には、漏れたＣＮＧがモータＭＧ２で着火してしまう可能性がある。特に、モータＭＧ２がブラシ付きモータで構成されている場合には、ブラシにおいて火花が発生するため、漏れた燃料が着火する可能性が高いと言える。したがって、本実施形態では、ＥＣＵ２０は、燃料漏れが生じていると判定された際に、モータＭＧ２の作動を強制的に停止する制御を実行する。これにより、燃料漏れしたＣＮＧがモータＭＧ２において着火してしまうことを適切に抑制することが可能となる。

なお、ＥＣＵ２０は、上記のようにモータＭＧ２の作動を停止した際に、モータＭＧ１を作動させて車両１００の走行を継続させるための制御を行うことができる。即ち、ＥＣＵ２０は、燃料漏れが生じている場合に、モータＭＧ１によって退避モータ走行を実行する。モータＭＧ１は燃料漏れが生じ得る箇所よりも前方に位置するので、モータＭＧ１において漏れたＣＮＧが着火されてしまう可能性はかなり低いため、燃料漏れが生じている場合にモータＭＧ１を駆動しても問題ないと言える。このような制御を実行することにより、燃料漏れが生じた際にエンジン１及びモータＭＧ２の作動を停止した場合にも、車両１００の走行を適切に継続させることができる。

［電動機作動停止処理］
次に、モータＭＧ２の作動を停止するために行われる処理（電動機作動停止処理）について、図３を用いて説明する。

図３は、電動機作動停止処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ２０が所定の周期で繰り返し実行する。

まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ２０は、車両１００が走行中であるか否かを判定する。車両１００が走行中である場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進む。走行中において燃料漏れが生じている場合には、モータＭＧ２の作動を停止するための制御を行う必要があるため、ステップＳ１０２以降の処理を実行する。一方、車両１００が走行中でない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。この場合には、車両は停止しているため、モータＭＧ２で燃料が着火してしまう可能性はかなり低いため、ステップＳ１０２以降の処理を実行しない。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ２０は、圧力センサ１２から供給される検出信号Ｓ１２に基づいて、ＣＮＧの燃料漏れが生じているか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ２０は、圧力センサ１２から供給されるＣＮＧの圧力に基づいてＣＮＧの圧力低下速度を計算し、この圧力低下速度と判定値とを比較することによって、燃料漏れが生じているか否かを判定する。燃料漏れが生じていると判定された場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０３に進む。

一方、燃料漏れが生じていないと判定された場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０５に進む。この場合には、モータＭＧ２で燃料が着火してしまう可能性はかなり低いため、ＥＣＵ２０は通常の制御を実行する（ステップＳ１０５）。即ち、ＥＣＵ２０は、エンジン１、モータＭＧ１、及びモータＭＧ２のうちの少なくともいずれかから出力される駆動力を用いて車両１００を走行させる制御を行う。ステップＳ１０５の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ２０は、遮断弁１１に対して制御信号Ｓ１１を供給することによって、遮断弁１１を閉にする制御を実行する。即ち、エンジン１への燃料供給を停止する。これによって、更にＣＮＧが漏れてしまうことを防止する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ２０は、モータＭＧ２に対して制御信号Ｓ２０を供給することによってモータＭＧ２の電源をオフにする制御を行う。即ち、ＥＣＵ２０は、燃料漏れしたＣＮＧがモータＭＧ２において着火してしまうことを抑制するために、モータＭＧ２の作動を停止する制御を実行する。更に、ＥＣＵ２０は、モータＭＧ２の作動を停止する制御を実行すると共に、モータＭＧ１を作動させて車両１００の走行を継続させるための制御を実行する。即ち、ＥＣＵ２０は、モータＭＧ１によって退避モータ走行を実行する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

このように、本実施形態に係る電動機作動停止処理によれば、燃料漏れしたＣＮＧがモータＭＧ２において着火してしまうことを適切に抑制することができる。

なお、上記では、燃料漏れが生じた際にモータＭＧ２のみの作動を停止する実施形態を示したが、モータＭＧ２だけでなくモータＭＧ１の作動を停止しても良い。モータＭＧ１において漏れた燃料が着火してしまう可能性が全くないわけではないため、燃料漏れが生じた際にモータＭＧ１も作動を停止させることにより、更に確実に着火を防止することが可能となる。

また、上記では、圧力センサ１２が検出した圧力に基づいて燃料漏れを検出する実施形態を示したが、燃料漏れを検出する方法はこれに限定はされない。

本発明の実施形態に係る車両の概略構成を示す図である。 車両の走行中に燃料漏れが生じたときの様子を示す図である。 電動機作動停止処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
４ｆ、４ｒ 車軸
５ｆ 前輪
５ｒ 後輪
７ バッテリ
８ｆ、８ｒ インバータ
１０ ＣＮＧタンク
１１ 遮断弁
１２ 圧力センサ
１３ 燃料供給通路
２０ ＥＣＵ
１００ 車両

Claims (3)

1. 気体燃料を用いる内燃機関と、前記内燃機関が設けられた位置よりも少なくとも後方側に設けられ、車両を駆動することが可能な電動機と、を有する車両に対して制御を行う車両の制御装置であって、
   前記車両の走行時に、前記気体燃料が漏れているか否かを検出する漏れ検出手段と、
   前記漏れ検出手段が前記気体燃料の漏れを検出した場合に、前記電動機の作動を停止する電動機作動停止手段と、を備えることを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記電動機作動停止手段は、前記車両の後輪に対して動力を付与するように構成された電動機の作動を停止し、
   前記電動機作動停止手段が前記電動機の作動を停止している際に、前記車両の前輪に対して動力を付与するように構成された電動機を作動させて、当該車両を走行させるための制御を行う電動機作動手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記漏れ検出手段が前記気体燃料の漏れを検出した場合に、前記気体燃料の流通を遮断する制御を行う遮断制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。

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