JPS5963901A - ハイブリツド車の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ハイブリッド車の制御Ｖｔ同に関し、特に
たとえばマイクロコンピュータによって最良の燃費効率
で駆動制御されるハイブリッド車の制御Ｉ装装置改良に
関する。

電気車は従来の駆動源を有する車に比べて、無公害であ
ることなどの理由により、有効な移送手段の１つとして
考えられている。しかしながら、このような電気車は、
蓄電池の充電に長い時間を有することや、連続運行距離
および時間が短いことなどの不利な点を有する。そこで
、そのような電気車に内燃機関（エンジン）を搭載し、
電気車固有の利点を失うことなしに上述の不利な点を解
消したハイブリッド車が提案されかつ実現されている。

このハイブリッド車では、エンジン走行モードにおいて
は、当然燃料を消費し、モータ走行モードにおいては電
力を消費するものである。

最近では、石油事情の悪化に伴い、できるだ番プ燃料消
費の少ない自動車が望まれている。しがも、そのような
エンジンからの排出ガスは、大気を汚染する一因ともな
るので、そのような排気ガスがより清浄であることが望
まれる。このような排気ガスは、エンジン効率がよいと
きにより清浄であることは知られている。

そこで、本願出願人は、ハイブリッド申にマイクロコン
ピュータを搭載し、そのマイクロコンピュータによって
最もよい効率でエンジンおよびモータの駆動を制御する
ようなハイブリッド車の制御装＠（特開昭５６−１３２
１０２号）を提案した。この提案されたハイブリッド車
は、マイクロコンピュータがアクセルの踏込み羨やトル
クなどを分析し、その分析に基づいてエンジンおよびモ
ータの駆動を制御する。すなわち、エンジンの燃費効率
のよい領域においてのみエンジンの運転を許容し、その
他の領域では主としてモータをその駆動源として用いる
。必要なトルクが、エンジンの許容されたトルク領域の
上限よりも大きい領域においては、少なくともその一部
の領域で、エンジンをその許容された１〜ルクの上限で
運転し、不足した１−ルクは七−夕で補うように制御し
、逆の場合はモータを発電機として作動させて余剰トル
クを吸収するように制御する。そして、また、エンジン
によってのみその必要なトルクを１することができれば
、エンジンのみをその駆動源として用いる。

上述のようなハイブリッド車によれば、エンジンが、そ
の燃料消費が少ない領域すなわち熱効率が最もよい領域
でのみ運転されるので、そのエンジンの燃費率が非常に
よい。したがって、最近の６油事情の悪化に伴う燃料消
費抑制の要求に最もよく適合したハイブリッド車が得ら
れる。なお、エンジンの運転許容領域を外れた＃ｉ域で
は、モータをその駆動源として用いるため、必要な軸回
転数および必要な］・ルクの全範囲にわたって、安定に
駆動することができる。

しかしながら、上述のよう々ハイブリッド車では、マイ
クロコンピュータが故障した場合、エンジンおよびモー
タの駆動の制御が行なえなくなるという問題があった。

特に、走行中に故障が生じると、非常に危険である。

それゆえに、この発明の主たる目的は、たとえばマイク
ロコンピュータのような制御手段を用いて内燃１１１間
およびモータの駆動を制ｎするようなハイブリッド車に
おいて、たとえ制御手段が故障しても、内燃機関の駆動
を制御できるハイブリッド車の制ｎ装置を提供すること
である。

この発明は、要約すれば、ハイブリッド車の走行状態に
基づいて内燃機関の燃料調整機構およびモータの駆動を
自動的に制御する制御手段に異常が発生した場合、たと
えばアクセルのような機械的操作手段を燃料調整機構に
機械的に連結し、操作手段の操作によって直接燃料調整
横組を操作できるようにしたものである。

この発明の上述の目的およびその他の目的と特徴は、図
面を参照して行なう以下の詳細な説明から一層明らかと
なろう。

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。

この実施例は、エンジン１とモータ３を含むハイブリッ
ド車である。そして、このエンジンＩ　Ｊ３よびモータ
３は、制御手段の一例のマイクロコンピュータ５によっ
て制御される。特に、モータ３（Ｊ、このマイクロコン
ピュータ５によってヂョッパロ路７を制御することによ
って、制御される。

エンジン１の出力軸は、ワンウェイクラッチ９を介して
モータ３の軸に連結されている。そして、このモータ３
の出力軸は、マニュアルクラッヂ１１を介して１−ラン
スミッション１３に連結される。

そして、この１−ランスミッション１３の出力軸は、た
とえば駆動ギアなどの伝達手段を介して車輪軸１５した
がって車輪１７および車輪軸１９したがって車輪２１に
連結されている。

また、トランスミッション１３には、速度センサ２７お
よび位置センサ２９が′Ｗｌ枯されている。

速度センサ２７は、たとえばトランスミッション１３の
出力軸と相関して動作し、車の速度に応じて定まる回転
数に相関するパルスを発生する。すなわち、車の速度を
検出する□ために、トランスミツション１３の出力軸に
は、速度メータのクープル（図示ｔ！ザ）が連結され、
この速度セン４）　２７は、速度メータケーブルの回転
に応じた回転数を表ねづパルスを発生ずる。この速度セ
ンサ２７カ）らのパルスは、インタフェース３３を介し
てマーｒクロコンビｊ−夕５に与えられる。また、位置
センサ２９は、１−ランスミッション１３がどのギア比
（変速比）に選ばれ・ているかに応じてオンまたはオフ
されるマイクロスイッチを含む。すなわち、たとえば前
進５速および後進を、トランスミッション１３で変更可
能であるとづれば、マイクロスイ・ツブは６個設けられ
る。ぞしで、ヤの対応のギア比になったときそのマイク
ロスイッチがオンされる。この位置センサ２９の各マイ
クロスイッチからの信号は、インタフ１−ス３５を介し
てマイクロコンピュータ５に与えられる。

さらに、このハイブリッド車は、アクセルペダル３７を
含む。アクセルペダル３７は、アクセル回路４１に連結
され、ぞして、このアクセル回路４１には、アクセルペ
ダル３７の踏込み閤すなわち変位轡に応じて電圧を発生
するたとえばポテンショメータを含む。そのアクセルペ
ダル３７の踏込みに応じた電圧は、インタフェース４３
を介してマイクロコンピュータ５に与えられる。マイク
ロコンピュータ５は、周知のように、ＣＰＬＩ５０１と
、このＣＰＬＩ５０１の動作を制御するプログラム（後
述の第４図のような）およびＣＰＬＩ５０１に／Ｉ！１
要なデータを記憶するメモリ５０２などを含む。そ１ノ
で、このマイクロコンピュータ５は、　　　　　イ１、
先に説明した各コンポーネントからのデータを受け、エ
ンジン１およびモータ３（チョッパ回路７）を制御する
。さらに、このマイクロコンピュータ５は、この制御の
ために必要なデータは、データテーブル（ＲＯＭ）５５
がら受ける。このデータテーブル５５には、予めシミュ
レーションされた結果、種々の走行状態において最良の
燃費効率となるようにエンジン１およびモータ３を制ｔ
ｍするためのデータが設定されている。

エンジン１には、燃料調整機構の一例としてキャブレタ
が連結されている。このキャブレタ５７はスＬ】ットル
バルブ（図示せず、）を含み、とのズトロツトルバルブ
の１７１１１を調整す゛ることにＪ：って、エンジン本
体１ｊ＼供給する燃料ｉ壮を調整するごとく構成されて
いる。そしｃ１キｔ−、ルり５７には、ス１」ツトルバ
ルブを回動するＩｃめのパルスビータが連結されでおり
、また、パルスし−９の回転軸上には、一定角回転する
ごとにパルスを発生づるパルスエンコーダが取付けられ
る。このパルスエンコータ５８が発生するパルス信号は
、インクツエース６０を介してマイクロコンピュータ５
に与えられる。マイクロ」ンビュータ５では、パルスエ
ンコータ５８からのパルス出力に基づいて、パルスモー
タ５９が正常に作動しているが否かを判断づる。また、
マイクロコンピュータ５は、エンジン１の制御データを
出カポートロ１を介し・てパルスモータコントローラ６
２に与える。このパルスモータコントローラ６２で′は
、その与えられたデータに基づいて、たとえば上述のス
ロツ１−ルバルグの開度を制御するためのパルスをパル
スモータ５９に与える。

また、マイクロコンピュータ５は、モ・−夕３を制御づ
るために、制御データを出力ポートロ３に与える。出力
ポートロ３では、与えられたυＪｌｌｌｌデータに応じ
て、チョッパ回路７をコントローラプるための」ン１−
ロール信号をチョッパ回路７にりえる。チョッパ回路７
では、与えられたコントロール信号に応じて、バッテリ
６４がらモータ３のアマチュアあるいはフィールドコイ
ルに与えられる電流を断続制御する。

また、マイクロコンピュータ５は、ＣＰＵ５０１に異常
が発生したとき、またはパルスモータ５９が正常に作動
しないときに異常指令ａを導出し、電磁クラッヂ投入コ
ントロール７ｏに与える。この電磁クラッヂ投入コント
ロール７ｏには、前述のアクセル回路４１がら、アクセ
ル零点信号ｄが与えられる。このアクセル零点信号ｄは
、アクセルへダル３７が踏込まれていないときローレベ
ルどなり、踏込まれているときハイレベルとなるような
信号である。また、Ｎ磁りラッヂ投入コント・ロール７
０には、前述のエンコーダ５８から、パルスし一タ零ノ
顕信号Ｃが与えられる。このパルスモータ零点信号Ｃは
、パルスモータ５９の回動角度がＯｏのどきす゛なわら
燃料」ントロール５７のスＬ」ツトル開！１がＯのとき
１」−レベルとなり、その他のときハイレＩ＼ルどなる
ような信号である。

さらに、＠磁りラッチ投入コントロール７０は、上述の
信Ｆ３ａ　、　ｃ　、　ｄに応答して、パルスモータオ
フ指令すと電磁クシツヂオン指令ｅとを導出す傘１．　
　　　　る。パルスモータオフ指令ｌ）は、コイル７１
の一端に匈えられる。このコイル７゛１は、付勢された
とき相間スイッチ７２を閉成さぜる。コイル７１の他端
は、電源７３の正側に接続される。この電源７３の正側
は、またスイッチ７２を介してパルスモータ５９に接続
されるとともに、直接電磁クラッチ７４に接続される。

すなわち、電源７３は、パルスモータ５９および電磁ク
ラッチ７４に駆動のための電力を与える。電磁クラッチ
７４は、前述のアクヒルペダル３７の回動をパルスモー
タ５９の回転軸に機械的に伝達するためのものである。

この電磁クラッチ１４には、電磁クラッチ投入コント［
１−ルア０から電磁クラッチオン指令ｅがケえられる。

すなわち、電磁クラッチ７４は、電磁クラッチオン指令
ｅがローレベルのときアクセルペダル３７とパルスモー
タ５９とを機械的に連結し、アクセルペダル３７の操作
によって直接パルスモータ５９を回動してスロツ］〜ル
バルブ開度を調整できるようにづる。逆に、ＮＴｉｋタ
ラッヂオン指令ｅがハイレベルのとき、Ｎ磁りラッチ７
４はアクセルペダル３７とパルスモータ５９との連結を
解除する。

第２図は第１図に示す電磁クラッチ投入コントロール７
０の詳細な回路図である。図において、マイクロコンピ
ュータ５からの異常指令ａは、抵抗７０１とコンデンサ
７０２とで構成される遅延回路を介してインバータ７０
３に与えられる。このインバータ７０３の出力はパルス
モータオフ指令すとしてコイル７１へ与えられる。また
、インバータ７０３の出力はインバータ７０４に与えら
れる。このインバータ７０４の出力は負論理入力のＡＮ
Ｄゲート７′０５の第１人力に与えられる。

ＡＮＤゲート７０５の第２人力には、エンコーダ５８か
らパルスモータ零点信号Ｃが与えられる。

また、Ａ　Ｎ　Ｄゲート７０５の第３人力には、アクセ
ル回ｆｆ１４１からアクセル零点信号ｄが与えられる。

ＡＮＤゲー１−７０５の出力は、インバータ７０６に与
えられる。このインバータ７０６の出力は電磁クラッチ
オン指令ｅとして電磁クラッチ７４に与えられる。

第３図は電磁クラッチ投入コント０−ルア０の動作を説
明するためのタイムチャートである。、第４図はマイク
ロコンピュータ５の動作を説明するためのフローチャー
トである。以下、第１図ないし第４図を参照してこの発
明の一実施例の動作について説明する。

まず、第４図のステップ（図示ではＳと略す）１におい
て、マイクロコンピュータ５に接続された人出力ボート
にコントロールワードがセットされる。これによって、
複数の入出力ボートのいずれを出力ボートとして使うか
あるいは入力ポートとして使うかが設定される。＠いて
、ステップ２において、マイクロコンピュータ５のメモ
リ５０２のチェックが行なわれる。！、：とえばメモリ
５０２に書込んだデータどその肉込んｌｉ　’、７’ド
１ノスから続出した内容とが一致するかどうか、あるい
□はメモリ５０２が読み書き可能であるかなどがチェッ
クされる。そして、ステップ３においで、メモリ５０２
に異常がないか否かが判断される。これらステップ２お
よび３の動作は、マイクロコンピユータ５が正常に動作
しているか否かをチェックづることが目的である。その
ため、メモリ５０２のチェック１べ外に、マイクロコン
ピュータ５の動作電源のタウンを検出したり、マイクロ
コンピコ−９５の内部クロックの停止を検出し・て異常
を判断するようにしてもＪ、い。また、ＣＰ　ＩＪ　５
０１に割込ルーチンで試験用プログラムを実行さｉｔ、
ＣＦ）Ｕ２Ｏ５が正常に動作するか否かを判断するよう
にしてもよい。

ステップ３において、メモリの異常が判断されると、ス
テップ４に進む。このステップ４では、メモリ５０２の
異常Ｖ報が出力される。この異常警報は、図示しない運
転席の操作パネルに表示させるようにしてもよいし、音
声で出力するようにしてもよい。続いて、ステップ５で
は、異常指令ａ　ｆｆｉ電磁クラッチ投入コントロール
７ｏに与えられる。そして、ステップ６において、ＣＰ
Ｕ５０１の機能を停止する。

ここで、ステップ５において異常指令ａが出力されると
、第３図に示すように、異常指令ａはローレベルとなる
。この異常指令ａは、抵抗７０１とコンデンサ７０２と
で構成される遅延回路が有する遅延時間後にインバータ
７０３に与えられてその極性が反転される。したがって
、インバータ７０３から出力されるパルスモータオフ指
令すは、第３図に示すように、異常指令ａがら所定時間
後に立上がるハイレベルの信号となる。このパルスモー
タオフ指令すによって、コイル７１の一端の電位が上昇
し、コイル７１に電流が流れなくなる。

そのため、コイル７１が消勢され、スイッチ７２が開成
される。そのため、パルスモータ５９への電源の供給が
連断される。パルスモータ５９は、リターンスプリング
を含み、電源の供給が遮断されると零点に復帰する。し
たがって、エンコーダ５８から第３図に示すようなパル
スモータ零点信＠Ｃが導出され、電磁クラッチ投入コン
トロール７０に与えられる。ここで、アクセルペダルの
踏込み位置とパルスモータ５９の回転角度ずなわちキャ
ブレタのスロットルの位置とを一致させる必要がある。

そのため、運転者はアクセルペダル３７の踏込みを解除
する。これによって、パルスモータ５９もアクセルペダ
ル３７も零点に復帰した状態仁なる。応じて、アクセル
回路４１からは、第３図に示すようなアクセル零点信号
ｄが出力される。このとき、−負論理入力のＡＮＤゲー
ト７０５の３人力（インバータ７０４の出力、パルスモ
ータ零点信号Ｃ，アクセル零点信号ｄ）はいずれ、もロ
ーレベルとなっている。そのため、ＡＮＤゲート７０５
の出力は、ハイレベルとなりインバータ７０６に与えら
れる。したがって、このインバータ７０６から第３図に
示すような？８１１クラッチＡン指令ｅが導出される。

この電磁クラッチオン指令ｅによって電磁クラッチ７４
は通電状態となり、アクセルペダル３７とパルスモータ
５９の回転軸とを連結する。以後は、アクセルペダル３
７の踏込みに応じてパルスモータ５９が回動する。

したがって、マイクロコンピュータ５を介さずにアクセ
ルペダル３７によってキャブレタ５７のスロットルバル
ブを制御することができる。

一方、前述のステップ３において、メモリ５０２の異常
なしが判断されると、ステップ７に進みマイクロコンピ
ュータ５のスタックポインタ（図示せず）がセットされ
る。すなわち、メモリ５０２においてスタックの初期番
地がセットされる。

これは、たとえば割込みがあったときにプログラムカウ
ンタの内容を退避さゼるためのスタックエリアを確保す
るためである。これで、マイクロコンピュータ５の初期
設定が終了づる。そして、ステップ８に進む。このステ
ップ８では、アクセル回路４１．速度センサ２７・９位
ばセンサ２９からのデータが入力される。続いて、ステ
ップ９において、アクセル開度すなわちアクセルペダル
３７の踏込み員が零か否かが判断される。アクセル開度
が零であれば、ヂョッパ回路７がＡフされ、モータ３へ
の電力供給を遮断する。

一方、アクセル開度が零でないと判断されれば、ステッ
プ１０に進む。このステップ１ｏでは、データテーブル
５５から必要なデータが読出される。

このとき必要なデータは、前述のステップ８において入
力された各コンポーネントからのデータに基づいて選択
される。次に、ステップ１１においで、データテーブル
５５がら続出したデータに基づいてヂョッパ回路７に指
令が与えられ、モータ３の制御が行なわれる。また、ス
テップ１２において、データテーブル５５から読出した
データに基づいてパルスモータコント０−ラ６２に所定
のデータが与えられパルスモータ５９およびギヤプレタ
５７によってエンジン本体１の制御が行なわれる。この
ステップ１１および１２の動作では、たとえば本願明ｌ
ｌｌ書の従来技術で説明したような制御が行なわれる。

次に、ステップ１３において、パルスモータ５９の動作
ヂエックが行なわれる。

このチェックはエン−１−ダ５８から導出されるパルス
モータ５９の回転に応じたパルスに基づいて？−７なわ
れる。ｌ二とえば、マイクロッ１ンビフタ５が指令し！
、：とおりにパルスモータ５９が回動しているか否かな
どがチェックされる。、ステップ１４では、ステップ１
３にお番プるチェックによってパルスモータ５９が正常
であったか否かが判断される。

もし、正常であれば、再びステップ８以千の動作が繰返
される。

一方、燃料供給系が正常てないと判断されれば、ステッ
プ１５に進む。このステップ１５では、燃１１供給系に
異常のあることを示１賢報が出力される。この異常警報
は、前述のステップ２にイ１３番ノる異常ＪＲ報と同様
に、図示しない運転席の操作パネルに表示されるかまた
は音声出力される。次に、ステップ１６において、マイ
クロコンピュータ５から電磁クラッチ投入コン１−ロー
ル７０に異常指令ａが出力される。この異常指令ａに応
答して、電磁クラッチ投入コントロール７０は、前述と
同様の動作を行なう。すなわち、アクセルペダル３７と
パルスモータ５９どを機械的に連結し、アク−セルペダ
ル３１の踏込みによって直接キャブレタ５７を制御でき
るようにする。続いて、ステップ１７におい’Ｃ−ＣＰ
　Ｕ　５０１の橢能が停止される。

以上のように、この発明によれば、制■１手段（、二異
常が発生しても、操作手段と燃判調！！！！機慴とをｎ
械的に連結するようにしたので、操作手段の操作によっ
て直接燃料調整１ｍ構を操作することができる。そのた
め、内燃ＩＩＡ開が無＄り御状態となることが防止され
、安全な運転を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図である。 第２図は電磁クラッチ投入コントロール７０の詳細な回
路図である。第３図は電磁クラッチ投入コントロール７
０の動作を説明するためのタイムヂャートひある。第４
図はマイクロコンピュータ５の動作を説明するためのフ
ローヂャートである。 図において、１はエンジン本体、３はモータ、５はマイ
クロコンピュータ、３７はアクセルペダル、５７はキャ
ブレタ、５９・はパルスモータ、７０は電し礎りラッチ
投入コントロール、７４　ＧＪ電磁クりッヂを示す。 （ほか２名）　　　゛

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　駆動源として内燃機関とモータとを含むハイブ
   リッド車の制ｗＪ装置であって、速度調整のために操作
   する操作手段と、前記内燃１ｌｌｐＡへ供給される燃料
   を調整する燃料調整ａ横と、 前記操作手段の操作量等に基づいて、前記燃料―整ｔＲ
   招ならびに前記モータの駆動を自動制御する制御手段と
   を含むものにおいて、・ 少なくとも前記制御手段に発生した異常を検出する手段
   、および 前記異常検出に応答して、前記操作手段と前記燃料調整
   機構とを機械的に連結し、前記操作手段の操作によって
   直接前記燃料調整ｍｓを操作可能とする手段を備えるこ
   とを特徴と・する、ハイブリッド車の制ｔＩＩ］副Ｌ
2. （２）　前記異常検出手段は、前記燃料調整機構の異常
   を検出する手段をさらに含む、特許請求の範囲第１項記
   載のハイブリッド車の制御装置。