WO2014017199A1 - 車両の制御装置および車両の制御方法 - Google Patents

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剛彦 山崎
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control device and a control method.
  • a main battery electrically coupled to a starter a sub battery electrically coupled to an electric load of the vehicle, a main battery and a sub battery
  • a technology that includes a relay that can be switched on / off by whether or not the battery is electrically coupled, and operates the starter by turning off the relay when restarting after automatic engine stop JP 2008-82275A.
  • the following problem occurs when an off-fixation failure occurs in which the relay between the main battery and the sub-battery continues to be turned off.
  • a relay off-fixing failure occurs when a command to turn on the relay is issued and the alternator tries to charge the main battery and the sub battery, the sub battery cannot be charged. The voltage decreases, and there is a possibility that insufficient power supply from the sub-battery to the electric load occurs.
  • An object of the present invention is to detect an off-fixing failure of a relay between a main battery and a sub battery.
  • a control device for a vehicle is electrically coupled to a motor generator mechanically coupled to an output shaft of an engine, a first battery electrically coupled to the motor generator, and an electrical load of the vehicle.
  • the second battery a relay that can switch whether the first battery and the second battery are electrically coupled or not can be switched on / off by itself, and the relay is turned off during the power running operation of the motor generator so that the motor generator can be regenerated.
  • Relay control means for turning on the relay during operation is provided.
  • the voltage of the second battery is equal to or lower than the predetermined voltage or the second battery is charged while the motor generator is in the regenerative operation and the command to turn on the relay is issued.
  • Relay failure diagnosis means for determining that the relay is stuck off when the current is less than or equal to the predetermined current is provided.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle control device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a control system diagram of the gasoline engine.
  • FIG. 3 is a detailed circuit configuration diagram including a main battery, a sub battery, a relay box including a relay, and an engine control module.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating timing for diagnosing a relay-off stuck failure.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle control device according to an embodiment.
  • a vehicle 1 is provided with an engine 2, a motor generator 21, and an air conditioner compressor 31.
  • the output shaft 3 of the engine 2, the rotating shaft 22 of the motor generator 21, and the rotating shaft 32 of the air conditioner compressor 31 are arranged in parallel, and the crank pulley 4 is connected to the rotating shafts 22 and 32 at one end of the output shaft 3.
  • the pulleys 23 and 33 are attached to each other.
  • a belt 5 is wound around each of the three pulleys 4, 23, and 33, and power is transmitted (conducted) between the output shaft 3 and the rotary shafts 23 and 33 of the engine 2 by the belt 5.
  • the starter 6 is used for starting the engine 2.
  • a torque converter 8 and a belt type automatic transmission 9 are connected to the other end of the output shaft 3 of the engine 2.
  • the torque converter 8 has a pump impeller and a turbine runner (not shown).
  • the belt-type automatic transmission 9 includes a primary pulley and a secondary pulley (not shown) and a steel belt that is wound around these pulleys. The rotational driving force of the engine 2 is finally transmitted to vehicle drive wheels (not shown) via the torque converter 8 and the automatic transmission 9.
  • a main battery 41 and a sub battery 42 are provided as a power source for the vehicle 1. Both are 14V batteries.
  • Two relays 43a and 43b arranged in parallel are connected between the two batteries 41 and. The reason why the two relays 43a and 43b are provided is for backup when one of the relays breaks down, and also for extending the number of durable operation times of the relay as compared with the case where only one relay is provided. .
  • the starter 6 and the motor generator 21 are connected between the main battery 41 and the relays 43a and 43b, and power is supplied from the main battery 41. Since motor generator 21 is composed of an AC machine, inverter 24 for converting DC from main battery 41 to AC is attached.
  • the electric load 44 is a load that does not affect its operation even when a voltage drop occurs in which the voltage of the battery instantaneously decreases, and power is supplied from the main battery 41.
  • the electrical load 45 is a load that affects its own operation when an instantaneous drop occurs, and power is supplied from the sub-battery 42.
  • the engine control module (ECM) 51 controls the engine 2, the starter 6, the motor generator 21, and the relays 43a and 43b. For example, the engine control module 51 turns off the relays 43 a and 43 b during the power running operation of the motor generator 21 to disconnect the electrical connection between the main battery 41 and the sub battery 42, and the relay 43 a or 43 b during the regenerative operation of the motor generator 21.
  • the main battery 41 and the sub-battery 42 are electrically coupled by turning on 43b. Further, the engine control module 51 diagnoses whether an off-fixing failure of the relays 43a and 43b has occurred by a method described later.
  • Fig. 2 is a control system diagram of a gasoline engine. Each intake port (not shown) is provided with a fuel injection valve 7. The fuel injection valve 7 supplies fuel to the engine 2 intermittently.
  • the intake passage 11 is provided with an electronically controlled throttle valve 12, and the throttle motor 13 controls the opening of the throttle valve 12 (hereinafter referred to as "throttle opening").
  • the actual throttle opening is detected by the throttle sensor 14 and input to the engine control module 51.
  • the engine control module 51 receives an accelerator opening signal (amount of depression of the accelerator pedal 52) from the accelerator sensor 53, a crank angle signal from the crank angle sensor 54, and an intake air amount signal from the air flow meter 55. The From the signal of the crank angle sensor 54, the rotational speed of the engine 2 is calculated. The engine control module 51 calculates the target intake air amount and the target fuel injection amount based on these signals, and the throttle motor 13 and each fuel injection valve 7 so as to obtain the target intake air amount and the target fuel injection amount. Command.
  • the control of the intake air amount will be outlined (see JP 9-287513A).
  • the target basic intake air amount and the target equivalent ratio tDML are respectively calculated.
  • a value obtained by dividing the target basic intake air amount by the target equivalent ratio tDML is set as the target intake air amount.
  • the target throttle valve opening is obtained by searching a predetermined map from the target intake air amount and the engine speed.
  • the target throttle valve opening is converted into a command value and output to the throttle motor 13.
  • control of fuel injection (fuel injection amount and fuel injection timing) will be outlined.
  • the output of the air flow meter 55 is A / D converted and linearized to calculate the intake air amount Qa.
  • Tp Tp0 ⁇ Fload + Tp ⁇ 1 ⁇ (1 ⁇ Fload)
  • Fload weighted average coefficient
  • Tp-1 Previous Tp
  • the cylinder air amount equivalent pulse width Tp [ms] is obtained by This is because the air amount flowing into the cylinder (combustion chamber) (that is, the cylinder air amount) has a response delay with respect to the intake air amount in the air flow meter section, and this response delay is approximated by a primary delay.
  • the weighted average coefficient Fload [nameless number] which is a coefficient of the first order lag is obtained by searching a predetermined map from the product Ne ⁇ V of the rotational speed Ne and the cylinder volume V and the total flow path area Aa of the intake pipe.
  • tDML target equivalent ratio [anonymous number]
  • ⁇ Air-fuel ratio feedback correction coefficient [anonymous number]
  • ⁇ m Air-fuel ratio learning value [anonymous number]
  • Ts Invalid injection pulse width [anonymous number]
  • the gasoline engine 2 has a spark plug facing the combustion chamber (cylinder).
  • the engine control module 51 generates a spark in the spark plug by cutting off the primary current of the ignition coil at a predetermined time before the compression top dead center, thereby igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber.
  • the engine control module 51 drives the starter 6 to start the engine 2 when it is determined that there is an initial start request based on a signal from the starter switch 56.
  • the idle stop permission condition is not satisfied. If the idle stop permission condition is not satisfied, the engine 2 is cranked using the motor generator 21 as a starter, the fuel injection from the fuel injection valve 7 and the spark ignition by the spark plug are restarted, and the engine 2 is restarted. .
  • the starter 6 can be used less frequently and the starter 6 can be protected.
  • the engine control module 51 cuts off both the two relays 43a and 43b to electrically disconnect the main battery 41 and the sub-battery 42. This prevents the voltage of the sub-battery 42 from fluctuating with the starting operation of the engine 2.
  • the vehicle 1 is provided with an automatic transmission control unit (CVTCU) 61.
  • the automatic transmission control unit 61 controls the gear ratio of the automatic transmission 9 in a stepless manner according to the vehicle running conditions determined from the vehicle speed and the throttle opening.
  • the torque converter 8 having a pump impeller and a turbine runner is provided with a mechanical lockup clutch for fastening and releasing the pump impeller and the turbine runner.
  • the travel range of the vehicle that engages the lockup clutch is predetermined as a lockup region (vehicle speed and throttle opening are used as parameters).
  • the automatic transmission control unit 61 engages the lock-up clutch to directly connect the engine 2 and the transmission 9 when the vehicle driving condition is in the lock-up region, and the vehicle driving condition is not in the lock-up region. Sometimes the lockup clutch is released. When the engine 2 and the transmission 9 are in a directly connected state, the torque converter 8 does not absorb the torque, and the fuel efficiency is improved accordingly.
  • the vehicle 1 also includes a vehicle dynamics control unit (VDCCU) 62, a vehicle speed-sensitive electric power steering control unit (EPSCU) 63, an air conditioner auto amplifier 64, and a combination meter 66. Is provided.
  • VDCCU vehicle dynamics control unit
  • EPSCU vehicle speed-sensitive electric power steering control unit
  • the vehicle speed sensitive electric power steering control unit 63 outputs an optimum assist torque signal to the EPS motor from the steering torque input from the torque sensor and the vehicle speed.
  • the above automatic transmission control unit 61, vehicle dynamic control unit 62, vehicle speed sensitive power steering control unit 63, and combination meter 66 are electric loads that cannot tolerate a voltage drop. Therefore, these are supplied with power from the sub-battery 42.
  • the engine control module 51 and each of the three control units 61 to 63, the air conditioner auto amplifier (A / C Amp) 64, and the combination meter 66 are connected by CAN (Controller Area Network).
  • a vehicle speed signal is input from the combination meter 66 to the engine control module 51.
  • the motor generator 21 is used not only for engine restart from idle stop but also for torque assist during vehicle travel.
  • the main battery 41 is used as a power source so that the engine 2 is torque-assisted, and a predetermined assist torque is generated in the motor generator 21.
  • torque assist is prohibited, no assist torque is generated.
  • the inverter 24 and the engine control module 51 are connected by LIN (Local Interconnect Network). Via the LIN, the engine control module 51 instructs the inverter 24 whether to drive the motor generator 21 or to generate electric power with the motor generator 21 or how much current to flow to drive the motor.
  • LIN Local Interconnect Network
  • FIG. 3 is a detailed circuit configuration diagram including the main battery 41, the sub-battery 42, the relay box 43 including the relays 43a and 43b, and the engine control module 51.
  • the engine control module 51 detects the voltage of the main battery 41 and the voltage of the sub battery 42.
  • the engine control module 51 also reads the charge / discharge current of the main battery 41 detected by the current sensor 71 and the charge / discharge current of the sub-battery 42 detected by the current sensor 72.
  • the SOC State OfOCharge
  • the charge / discharge balance of the main battery 41 is managed based on the SOC
  • the sub battery 42 The SOC of the sub-battery 42 is calculated based on the charging / discharging current, and the balance of charging / discharging of the sub-battery 42 is managed.
  • the engine control module 51 alternately turns on one of the relays 43a and 43b when the relays 43a and 43b are normally turned on and when the relays 43a and 43b are turned on normally. . More specifically, both of the relays 43a and 43b are turned off during the power running operation of the motor generator 21, and one of the relays 43a and 43b is turned on during the regenerative operation of the motor generator 21. As a result, the relays 43a and 43b can be evenly consumed, and the number of durability operations can be increased as compared with the case where only one relay is provided.
  • the command is turned on based on the voltage of the sub-battery 42 or the charging / discharging current of the sub-battery 42 in a state where a command to turn on one of the relays 43a and 43b is issued. It is determined that an off-fixation failure has occurred in which the relays 43a and 43b that have been commanded are fixed in the OFF state.
  • FIG. 4 is a diagram showing timing for diagnosing a relay-off stuck failure.
  • the vehicle speed V, the state of the engine 2, the states of the relays 43 a and 43 b, and the state of the relay-off sticking diagnosis are shown in order from the top.
  • a command to turn on one of the relays 43a and 43b is issued, such as when the engine 2 is stopped after the initial start, when the vehicle is accelerated or decelerated, or after restarting from an idle stop. Execute relay off adhesion diagnosis.
  • either one of the relays 43a and 43b is turned on to charge the main battery 41 and the sub battery 42 by supplying a charging current.
  • the relay battery is fixed when the voltage of the sub battery 42 is reduced to a predetermined voltage or lower or the charging current is lower than the predetermined current. It is determined that a failure has occurred.
  • the relay-off stuck diagnosis can be performed by the above-described method, the degree of decrease in the voltage of the sub-battery 42 when a relay-off stuck failure occurs also varies depending on the operating current of the load 45, the charged state and the deteriorated state of the sub-battery 42. To do. Therefore, in the following, a method for determining that a relay-off stuck failure has occurred when the first condition or the second condition is satisfied according to the voltage difference between the main battery 41 and the sub-battery 42 will be described.
  • the case where the first condition is satisfied is a case where all of the following conditions (a) to (c) are satisfied.
  • a command is issued to turn on one of the relays 43a and 43b.
  • B) The ignition switch is turned on.
  • C) The voltage difference between the main battery 41 and the sub-battery 42 is not less than a first predetermined voltage (for example, 1.04 V) and the discharge current is flowing from the sub-battery 42 for a first predetermined time (for example, , 25.5 sec) elapsed
  • the first predetermined voltage is determined in advance based on the maximum voltage difference V1 between the batteries that is theoretically generated in a steady state where a steady current flows between the main battery 41 and the sub-battery 42. More specifically, the first predetermined voltage is set to a value higher than the maximum voltage difference V1.
  • the maximum voltage difference V1 between the batteries that is theoretically generated in a steady state where a steady current flows is expressed by the following equation (1).
  • the harness resistance value in the expression (1) is the resistance value of the harness between the main battery 41 and the sub battery 42.
  • Maximum voltage difference V1 Voltage drop in relays 43a and 43b + (harness resistance value ⁇ maximum value of steady energizing current) + voltage detection error of engine control module 51 (1)
  • the voltage difference between the main battery 41 and the sub battery 42 is turned on if the relay to which the command is issued is turned on. Does not exceed the aforementioned maximum voltage difference V1. That is, if the voltage difference between the main battery 41 and the sub-battery 42 is equal to or greater than the first predetermined voltage, it can be determined that a relay-off stuck failure has occurred.
  • the first predetermined time is a relatively long time (in order to determine that the relay-off fixing failure has occurred in a state in which the voltage difference between the batteries is equal to or greater than the first predetermined voltage.
  • the maximum value that can be set by the engine control module 51 is set.
  • the case where the second condition is satisfied is a case where all of the above conditions (a), (b) and the following (d) are satisfied.
  • the second predetermined voltage is determined in advance based on the maximum voltage difference V2 between the batteries that is theoretically generated in a state where a transient current flows between the main battery 41 and the sub-battery 42. More specifically, the second predetermined voltage is set to a value higher than the maximum voltage difference V2.
  • the maximum voltage difference V2 between the batteries that is theoretically generated in a state where the transient current flows is expressed by the following equation (2).
  • Maximum voltage difference V2 Voltage drop in relays 43a and 43b + (harness resistance value ⁇ maximum value of transient energization current) + voltage detection error of engine control module 51 (2)
  • the second predetermined time is set to a value that is as short as possible and does not cause a false diagnosis due to a minute voltage fluctuation such as noise.
  • the first condition and the second condition are a reduction in assist power of the electric power steering, which may occur at the time of relay-off fixing failure, inability to operate the vehicle dynamic control (motor), stop of the assist power of the electric power steering, and a CVT solenoid. It can be set in consideration of valve stoppage and vehicle dynamic control (actuator) inoperability.
  • the motor generator 21 mechanically coupled to the output shaft of the engine, the main battery 41 electrically coupled to the motor generator 21, and the electric load of the vehicle
  • a sub-battery 42 electrically coupled to the main battery 41 and relays 43a and 43b capable of switching whether or not the main battery 41 and the sub-battery 42 are electrically coupled to each other. Control is performed to turn off the relays 43a and 43b during the power running operation and to turn on the relay 43a or 43b during the regenerative operation of the motor generator 21.
  • the voltage of the sub-battery 42 is equal to or lower than a predetermined voltage or the sub-battery while the motor generator 21 is in the regenerative operation and the command to turn on the relay 43a or 43b is issued.
  • the charging current of 42 is equal to or less than the predetermined current, it is determined that the relay 43a or 43b is fixed off.
  • the relays 43a and 43b is on, charging current is supplied to the main battery 41 and the sub-battery 42 and charging is performed, but an on command is issued.
  • the sub-battery 42 cannot be charged, and only the sub-battery 42 is discharged, and the voltage continues to decrease. Therefore, when the motor generator 21 is in the regenerative operation and the command to turn on the relay 43a or 43b is issued, the voltage of the sub-battery 42 falls below a predetermined voltage or the charging current is predetermined. If the current is equal to or lower than the current, it is possible to reliably detect that a relay-off stuck failure has occurred.

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Abstract

　車両の制御装置は、エンジンの出力軸に機械的に結合されたモータジェネレータと、モータジェネレータと電気的に結合されたメインバッテリと、車両の電気負荷と電気的に結合されたサブバッテリと、バッテリ間を電気的に結合するか否かを自身のオン／オフにより切替可能なリレーとを備え、モータジェネレータの力行運転中はリレーをオフにし、モータジェネレータの回生運転中はリレーをオンにする。そして、モータジェネレータの回生運転中であって、かつ、リレーをオンにする指令が出されている状態で、サブバッテリの電圧が所定電圧以下、またはサブバッテリの充電電流が所定電流以下である場合に、リレーがオフ固着していると判定する。

Description

車両の制御装置および車両の制御方法
　本発明は、車両の制御装置および制御方法に関する。
　従来、エンジンの自動停止・自動再始動が可能な車両の制御装置において、スタータと電気的に結合されたメインバッテリと、車両の電気負荷と電気的に結合されたサブバッテリと、メインバッテリおよびサブバッテリを電気的に結合するか否かを自身のオン／オフで切替可能なリレーとを備え、エンジン自動停止後の再始動時に、リレーをオフにしてスタータを作動させる技術が知られている（ＪＰ２００８－８２２７５Ａ参照）。これにより、スタータの作動時に、サブバッテリの電圧低下（瞬低）が発生することを防いで、電気負荷への電力供給不足を防止することができる。また、リレーをオンにして、エンジンによって駆動されるオルタネータによってメインバッテリとサブバッテリの充電を行うこともできる。
　しかしながら、上述した車両の制御装置では、メインバッテリとサブバッテリ間のリレーがオフし続けた状態となるオフ固着故障が発生した場合、以下のような問題が生じる。すなわち、リレーをオンにする指令を出して、オルタネータによってメインバッテリとサブバッテリの充電をしようとした場合にリレーのオフ固着故障が発生していると、サブバッテリの充電を行うことができずに電圧が低下し、サブバッテリから電気負荷への電力供給不足が生じる可能性がある。
　本発明は、メインバッテリとサブバッテリ間のリレーのオフ固着故障を検出することを目的とする。
　一実施形態における車両の制御装置は、エンジンの出力軸に機械的に結合されたモータジェネレータと、モータジェネレータと電気的に結合された第１バッテリと、車両の電気負荷と電気的に結合された第２バッテリと、第１バッテリおよび第２バッテリを電気的に結合するか否かを自身のオン／オフにより切替可能なリレーと、モータジェネレータの力行運転中はリレーをオフにし、モータジェネレータの回生運転中はリレーをオンにするリレー制御手段を備える。この車両の制御装置はさらに、モータジェネレータの回生運転中であって、かつ、リレーをオンにする指令が出されている状態で、第２バッテリの電圧が所定電圧以下、または第２バッテリの充電電流が所定電流以下である場合に、リレーがオフ固着していると判定するリレー故障診断手段を備える。
　本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面とともに以下に詳細に説明される。
図１は、一実施の形態における車両の制御装置の概略構成図である。 図２は、ガソリンエンジンの制御システム図である。 図３は、メインバッテリ、サブバッテリ、リレーを含むリレーボックス、および、エンジンコントロールモジュールを含む詳細な回路構成図である。 図４は、リレーオフ固着故障を診断するタイミングを示す図である。
　図１は、一実施の形態における車両の制御装置の概略構成図である。図１において、車両１には、エンジン２、モータジェネレータ２１、エアコン用コンプレッサ３１が設けられている。具体的には、エンジン２の出力軸３、モータジェネレータ２１の回転軸２２、エアコン用コンプレッサ３１の回転軸３２が平行に配置され、出力軸３の一端にクランクプーリ４が、回転軸２２、３２に各プーリ２３、３３が取り付けられている。これら３つの各プーリ４、２３、３３にはベルト５が掛け回され、エンジン２の出力軸３、回転軸２３、３３の間は、ベルト５によって動力が伝達（伝導）される。
　スタータ６は、エンジン２の始動に用いられる。エンジン２の出力軸３の他端には、トルクコンバータ８、ベルト式の自動変速機９が接続されている。トルクコンバータ８は、図示しないポンプインペラ、タービンランナを有する。ベルト式の自動変速機９は、図示しないプライマリプーリ、セカンダリプーリ、これらプーリに掛け回されるスチールベルトを有する。エンジン２の回転駆動力は、これらトルクコンバータ８、自動変速機９を介して、最終的に車両駆動輪（図示しない）に伝達される。
　車両１の電源として、メインバッテリ４１とサブバッテリ４２が設けられている。いずれも１４Ｖバッテリである。２つのバッテリ４１、４２の間には、並列された２つのリレー４３ａ、４３ｂが接続されている。２つのリレー４３ａ、４３ｂを設けているのは、一方のリレーが故障した場合のバックアップのためであり、また、１つのリレーだけを設ける場合に比べて、リレーの耐久作動回数を延ばすためである。
　上記のスタータ６、モータジェネレータ２１は、メインバッテリ４１とリレー４３ａ、４３ｂの間に接続され、電力はメインバッテリ４１から供給される。なお、モータジェネレータ２１は、交流機から構成されているため、メインバッテリ４１からの直流を交流に変換するインバータ２４を付属している。
　電気負荷４４は、バッテリの電圧が瞬間的に低下する瞬低が起こっても自身の動作には影響がない負荷であり、メインバッテリ４１から電力が供給される。一方、電気負荷４５は、瞬低が起こると自身の動作に影響が出る負荷であり、サブバッテリ４２から電力が供給される。
　エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）５１は、エンジン２、スタータ６、モータジェネレータ２１、および、リレー４３ａ、４３ｂを制御する。例えば、エンジンコントロールモジュール５１は、モータジェネレータ２１の力行運転中はリレー４３ａ、４３ｂをオフにしてメインバッテリ４１およびサブバッテリ４２の電気的結合を切断し、モータジェネレータ２１の回生運転中はリレー４３ａまたは４３ｂをオンにしてメインバッテリ４１およびサブバッテリ４２を電気的に結合する。また、エンジンコントロールモジュール５１は、後述する方法により、リレー４３ａ、４３ｂのオフ固着故障が発生していないか診断する。
　図２はガソリンエンジンの制御システム図である。各吸気ポート（図示しない）には、燃料噴射弁７が設けられている。燃料噴射弁７は、燃料をエンジン２に間欠的に供給するものである。
　吸気通路１１には、電子制御のスロットル弁１２が設けられ、スロットルモータ１３によってスロットル弁１２の開度（以下、「スロットル開度」という。）が制御される。実際のスロットル開度は、スロットルセンサ１４により検出され、エンジンコントロールモジュール５１に入力される。
　エンジンコントロールモジュール５１には、アクセルセンサ５３からのアクセル開度（アクセルペダル５２の踏込量）の信号、クランク角センサ５４からのクランク角の信号、エアフローメータ５５からの吸入空気量の信号が入力される。クランク角センサ５４の信号からは、エンジン２の回転速度が算出される。エンジンコントロールモジュール５１は、これらの信号に基づいて、目標吸入空気量及び目標燃料噴射量を算出し、目標吸入空気量及び目標燃料噴射量が得られるように、スロットルモータ１３及び各燃料噴射弁７に指令を出す。
　ここで、吸入空気量の制御について概説する（ＪＰ９－２８７５１３Ａ参照）。アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転速度Ｎｅとから所定のマップを検索することにより、目標基本吸入空気量及び目標当量比ｔＤＭＬをそれぞれ算出する。目標基本吸入空気量を目標当量比ｔＤＭＬで除算した値を目標吸入空気量とする。そして、この目標吸入空気量とエンジン回転速度から所定のマップを検索することにより、目標スロットル弁開度を求める。目標スロットル弁開度を指令値に変換して、スロットルモータ１３に出力する。
　次に、燃料噴射（燃料噴射量及び燃料噴射時期）の制御について概説する。エアフローメータ５５の出力をＡ／Ｄ変換し、リニアライズして吸入空気量Ｑａを算出する。この吸入空気量Ｑａとエンジン回転速度Ｎｅから、ほぼ理論空燃比（当量比＝１．０）の混合気が得られる基本噴射パルス幅Ｔｐ０［ｍｓ］を、Ｔｐ０＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ（ただし、Ｋは定数）として求める。次に、
　　Ｔｐ＝Ｔｐ０×Ｆｌｏａｄ＋Ｔｐ-1×（１－Ｆｌｏａｄ）
　　　ただし、Ｆｌｏａｄ：加重平均係数、
　　　　　　　Ｔｐ-1：前回のＴｐ、
の式によりシリンダ空気量相当パルス幅Ｔｐ［ｍｓ］を求める。これは、シリンダ（燃焼室）に流入する空気量（つまりシリンダ空気量）がエアフローメータ部での吸入空気量に対して応答遅れを有するので、この応答遅れを一次遅れで近似したものである。一次遅れの係数である加重平均係数Ｆｌｏａｄ［無名数］は、回転速度Ｎｅ及びシリンダ容積Ｖの積Ｎｅ・Ｖと吸気管の総流路面積Ａａから所定のマップを検索することにより求める。このようにして求めたシリンダ空気量相当パルス幅Ｔｐに基づいて、燃料噴射弁７に与える燃料噴射パルス幅Ｔｉ［ｍｓ］を、
　　Ｔｉ＝Ｔｐ×ｔＤＭＬ×（α＋αｍ－１）×２＋Ｔｓ
　　　ただし、ｔＤＭＬ：目標当量比［無名数］、
　　　　　　　α：空燃比フィードバック補正係数［無名数］、
　　　　　　　αｍ：空燃比学習値［無名数］、
　　　　　　　Ｔｓ：無効噴射パルス幅［無名数］、
の式により算出する。そして、所定の燃料噴射時期になったときに、この燃料噴射パルス幅Ｔｉの期間、燃料噴射弁７を開く。
　なお、ガソリンエンジン２では、燃焼室（シリンダ）に臨んで点火プラグを備えている。エンジンコントロールモジュール５１は、圧縮上死点前の所定の時期に点火コイルの一次側電流を遮断することにより点火プラグに火花を発生させ、これによって燃焼室内の混合気に点火する。
　また、エンジンコントロールモジュール５１は、スタータスイッチ５６からの信号に基づいて、初回の始動要求があると判断したときには、スタータ６を駆動しエンジン２を始動させる。
　エンジンコントロールモジュール５１は、燃費向上を目的として、アイドルストップ制御を行う。すなわち、アクセルペダル５２が踏み込まれておらず（ＡＰＯ＝０）、ブレーキペダル５７が踏み込まれ（ブレーキスイッチ５８がＯＮ）、かつ車両１が停止状態にある（車速ＶＳＰ＝０）ときに、アイドルストップ許可条件が成立する。アイドルストップ許可条件が成立すると、燃料噴射弁７から吸気ポートへの燃料噴射を遮断して、エンジン２を停止する。これにより、無駄な燃料消費を低減する。
　その後、アイドルストップ状態で、アクセルペダル５２が踏み込まれたり、ブレーキペダル５７が戻される（ブレーキスイッチ５８がＯＦＦ）などすると、アイドルストップ許可条件が不成立となる。アイドルストップ許可条件が不成立となると、モータジェネレータ２１をスタータとして用いてエンジン２をクランキングし、燃料噴射弁７からの燃料噴射と点火プラグによる火花点火とを再開して、エンジン２を再始動する。
　このように、モータジェネレータ２１をアイドルストップからのエンジン再始動用として専ら用いることで、スタータ６の使用頻度を減らして、スタータ６を保護する。なお、スタータ６やモータジェネレータ２１を駆動するときには、エンジンコントロールモジュール５１により、２つのリレー４３ａ、４３ｂをともに遮断して、メインバッテリ４１とサブバッテリ４２を電気的に切り離す。これによって、エンジン２の始動操作に伴ってサブバッテリ４２の電圧が変動することを防止する。
　図１に戻り、説明を続ける。車両１には、自動変速機用コントロールユニット（ＣＶＴＣＵ）６１が設けられている。自動変速機用コントロールユニット６１は、車速とスロットル開度とから定まる車両の走行条件に応じて、自動変速機９の変速比を無段階に制御する。また、ポンプインペラ、タービンランナを有するトルクコンバータ８には、ポンプインペラとタービンランナとを締結・開放する機械式のロックアップクラッチが設けられている。ロックアップクラッチを締結する車両の走行域は、ロックアップ領域（車速とスロットル開度とをパラメータとしている）として予め定められている。自動変速機用コントロールユニット６１は、車両の走行条件がロックアップ領域となったとき、ロックアップクラッチを締結してエンジン２と変速機９とを直結状態とし、車両の走行条件がロックアップ領域でないときには、ロックアップクラッチを開放する。エンジン２と変速機９とを直結状態としたときには、トルクコンバータ８でのトルクの吸収がなくなり、その分燃費が良くなる。
　車両１にはまた、ビークルダイナミックコントロール（Ｖehicle　Ｄynamics  Ｃontrol）ユニット（ＶＤＣＣＵ）６２、車速感応式の電動パワーステアリング（Ｅlectric  Ｐower　Ｓteering）用コントロールユニット（ＥＰＳＣＵ）６３、エアコン用オートアンプ６４、コンビネーションメータ６６が設けられている。ビークルダイナミックコントロールユニット６２は、車両の横滑りや尻振りを起こしそうになると、横滑り状態をセンサが検知し、ブレーキ制御とエンジン出力制御により、走行時の車両安定性を向上させる。車速感応式電動パワーステアリング用コントロールユニット６３は、トルクセンサから入力される操舵トルク、及び車速から、最適なアシストトルク信号をＥＰＳモータに出力する。
　上記の自動変速機用コントロールユニット６１、ビークルダイナミックコントロールユニット６２、車速感応式パワーステアリング用コントロールユニット６３、コンビネーションメータ６６は、電圧降下を許容できない電気負荷である。従って、これらは、サブバッテリ４２から電力の供給を受ける。
　エンジンコントロールモジュール５１と３つの各コントロールユニット６１～６３、エアコン用オートアンプ（Ａ／Ｃ　Ａｍｐ）６４、コンビネーションメータ６６の間は、ＣＡＮ（Ｃontroller  Ａrea  Ｎetwork）で接続されている。エンジンコントロールモジュール５１には、コンビネーションメータ６６から車速信号が入力される。
　モータジェネレータ２１は、アイドルストップからのエンジン再始動用としてだけでなく、車両走行中のトルクアシスト用にも用いられる。トルクアシストを許可するときには、エンジン２をトルクアシストするよう、メインバッテリ４１を電源として用いて、モータジェネレータ２１に所定のアシストトルクを発生させ、トルクアシストを禁止するときにはアシストトルクを発生させない。これによって、エンジン２の始動後かつ車両１の走行開始後に、良好な加速応答性（運転性）が得られるようにする。
　インバータ２４とエンジンコントロールモジュール５１とは、ＬＩＮ（Ｌocal　Ｉnterconnect  Ｎetwork）で接続している。ＬＩＮを介して、エンジンコントロールモジュール５１がインバータ２４に対して、モータジェネレータ２１を駆動するのか、それともモータジェネレータ２１で発電させるのか、モータとして駆動するためにどのくらいの電流を流すのか等を指令する。
　図３は、メインバッテリ４１、サブバッテリ４２、リレー４３ａ、４３ｂを含むリレーボックス４３、および、エンジンコントロールモジュール５１を含む詳細な回路構成図である。エンジンコントロールモジュール５１は、メインバッテリ４１の電圧およびサブバッテリ４２の電圧を検出する。エンジンコントロールモジュール５１はまた、電流センサ７１によって検出されるメインバッテリ４１の充放電電流および電流センサ７２によって検出されるサブバッテリ４２の充放電電流を読み取る。そして、読み取ったメインバッテリ４１の充放電電流に基づいてメインバッテリ４１のＳＯＣ（Ｓtate　Ｏf  Ｃharge）を算出し、このＳＯＣに基づいて、メインバッテリ４１の充放電の収支を管理するとともに、サブバッテリ４２の充放電電流に基づいてサブバッテリ４２のＳＯＣを算出してサブバッテリ４２の充放電の収支を管理する。
　エンジンコントロールモジュール５１は、リレー４３ａ、４３ｂがオンし続けるオン固着故障およびオフし続けるオフ固着故障が発生していない正常時には、リレー４３ａ、４３ｂをオンする際に、いずれか一方を交互にオンする。より具体的には、モータジェネレータ２１の力行運転中はリレー４３ａ、４３ｂを共にオフにし、モータジェネレータ２１の回生運転中はリレー４３ａ、４３ｂのいずれか一方をオンにする。これにより、リレー４３ａおよび４３ｂを均等に消耗させることができ、リレーを１つだけ設けている場合に比べて、耐久作動回数を延ばすことができる。
　一実施の形態における車両の制御装置では、リレー４３ａ、４３ｂのいずれか一方をオンにする指令が出されている状態で、サブバッテリ４２の電圧またはサブバッテリ４２の充放電電流に基づいて、オン指令を出されたリレー４３ａ、４３ｂがオフ状態で固着するオフ固着故障が生じていると判定する。
　図４は、リレーオフ固着故障を診断するタイミングを示す図である。図４では、上から順に、車速Ｖ、エンジン２の状態、リレー４３ａ、４３ｂの状態、および、リレーオフ固着診断の状態をそれぞれ示している。図４に示すように、エンジン２の初回始動後の停車時や車両の加速・減速時、アイドルストップからの再始動後など、リレー４３ａ、４３ｂのいずれか一方をオンする指令を出している時に、リレーオフ固着診断を行う。
　上述したように、モータジェネレータ２１の回生運転時には、リレー４３ａ、４３ｂのいずれか一方をオンにして、メインバッテリ４１およびサブバッテリ４２に充電電流を供給して充電を行う。この時に、オン指令を出されたリレーにオフ固着故障が生じていると、サブバッテリ４２の充電を行うことができずに、サブバッテリ４２の放電だけが行われて電圧が低下し続ける。従って、リレー４３ａ、４３ｂのいずれか一方をオンにする指令が出されている状態で、サブバッテリ４２の電圧が所定電圧以下に低下、または、充電電流が所定電流以下である場合に、リレーオフ固着故障が生じていると判定する。
　上述した方法によりリレーオフ固着診断を行うことができるが、リレーオフ固着故障が発生した場合のサブバッテリ４２の電圧の低下度合いは、負荷４５の作動電流、サブバッテリ４２の充電状態や劣化状態によっても変化する。従って、以下では、メインバッテリ４１およびサブバッテリ４２の電圧差に応じて、第１の条件または第２の条件が成立した場合に、リレーオフ固着故障が生じていると判定する方法について説明する。
　第１の条件が成立した場合とは、下記（ａ）～（ｃ）の全ての条件が成立した場合である。
（ａ）リレー４３ａ、４３ｂのいずれか一方をオンにする指令が出されている。
（ｂ）イグニッションスイッチをオンにしている。
（ｃ）メインバッテリ４１およびサブバッテリ４２の電圧差が第１の所定電圧（例えば、１．０４Ｖ）以上、かつ、サブバッテリ４２から放電電流が流れている状態で、第１の所定時間（例えば、２５．５ｓｅｃ）経過
　第１の所定電圧は、メインバッテリ４１およびサブバッテリ４２間に定常電流が流れている定常状態で理論的に発生するバッテリ間の最大電圧差Ｖ１に基づいて予め定めておく。より具体的には、第１の所定電圧は、最大電圧差Ｖ１よりも高い値に設定する。定常電流が流れている定常状態で理論的に発生するバッテリ間の最大電圧差Ｖ１は、次式（１）により表される。ただし、式（１）中のハーネス抵抗値は、メインバッテリ４１およびサブバッテリ４２間のハーネスの抵抗値である。
　最大電圧差Ｖ１＝リレー４３ａ、４３ｂ内部の電圧降下＋（ハーネス抵抗値×定常通電電流の最大値）＋エンジンコントロールモジュール５１の電圧検出誤差　　…（１）
　定常電流が流れている定常状態でリレー４３ａ、４３ｂのいずれか一方をオンにする指令が出された場合、指令が出されたリレーがオンとなれば、メインバッテリ４１およびサブバッテリ４２の電圧差は、上述した最大電圧差Ｖ１を超えることはない。すなわち、メインバッテリ４１およびサブバッテリ４２の電圧差が第１の所定電圧以上となれば、リレーオフ固着故障が生じていると判定できる。ここでは、バッテリ間の電圧差が第１の所定電圧以上となる状態が安定的に発生した状態でリレーオフ固着故障が生じていると判定するために、第１の所定時間は比較的長い時間（例えば、エンジンコントロールモジュール５１で設定可能な最大値）に設定する。
　一方、第２の条件が成立した場合とは、上記（ａ）、（ｂ）、および下記（ｄ）の全ての条件が成立した場合である。
（ｄ）メインバッテリ４１およびサブバッテリ４２の電圧差が第１の所定電圧より高い第２の所定電圧（例えば、１．４４Ｖ）以上、かつ、サブバッテリ４２から放電電流が流れている状態で、第１の所定時間より短い第２の所定時間（例えば、１００ｍｓｅｃ）経過
　第２の所定電圧は、メインバッテリ４１およびサブバッテリ４２間に過渡電流が流れた状態で理論的に発生するバッテリ間の最大電圧差Ｖ２に基づいて予め定めておく。より具体的には、第２の所定電圧は、最大電圧差Ｖ２よりも高い値に設定する。過渡電流が流れた状態で理論的に発生するバッテリ間の最大電圧差Ｖ２は、次式（２）により表される。
　最大電圧差Ｖ２＝リレー４３ａ、４３ｂ内部の電圧降下＋（ハーネス抵抗値×過渡的な通電電流の最大値）＋エンジンコントロールモジュール５１の電圧検出誤差　　…（２）
　メインバッテリ４１およびサブバッテリ４２間の電圧差が第１の所定電圧より高い第２の所定電圧以上の場合には、迅速にリレーオフ故障が生じていると判定する必要がある。従って、第２の所定時間はできるだけ短い時間であって、かつ、ノイズ等の微少な電圧変動で誤診断しないような値に設定する。
　第１の条件および第２の条件は、リレーオフ固着故障時に発生する可能性がある電動パワーステアリングのアシスト力低下、ビークルダイナミックコントロール（モータ）の作動不可、電動パワーステアリングのアシスト力停止、ＣＶＴのソレノイドバルブの作動停止、ビークルダイナミックコントロール（アクチュエータ）の作動不可等を鑑みて設定することができる。
　以上、一実施の形態における車両の制御装置によれば、エンジンの出力軸に機械的に結合されたモータジェネレータ２１と、モータジェネレータ２１と電気的に結合されたメインバッテリ４１と、車両の電気負荷と電気的に結合されたサブバッテリ４２と、メインバッテリ４１およびサブバッテリ４２を電気的に結合するか否かを自身のオン／オフにより切替可能なリレー４３ａ、４３ｂとを備え、モータジェネレータ２１の力行運転中はリレー４３ａ、４３ｂをオフにし、モータジェネレータ２１の回生運転中はリレー４３ａまたは４３ｂをオンにする制御を行う。この車両の制御装置において、モータジェネレータ２１の回生運転中であって、かつ、リレー４３ａまたは４３ｂをオンにする指令が出されている状態で、サブバッテリ４２の電圧が所定電圧以下、またはサブバッテリ４２の充電電流が所定電流以下である場合に、リレー４３ａまたは４３ｂがオフ固着していると判定する。モータジェネレータ２１の回生運転時には、リレー４３ａ、４３ｂのいずれか一方がオンになっていれば、メインバッテリ４１およびサブバッテリ４２に充電電流が供給されて充電が行われるが、オン指令を出されたリレーにオフ固着故障が生じていると、サブバッテリ４２の充電を行うことができずに、サブバッテリ４２の放電だけが行われて電圧が低下し続ける。従って、モータジェネレータ２１の回生運転中であって、かつ、リレー４３ａまたは４３ｂをオンにする指令が出されている状態で、サブバッテリ４２の電圧が所定電圧以下に低下、または、充電電流が所定電流以下であれば、リレーオフ固着故障が生じていることを確実に検出することができる。
　本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な変形や応用が可能である。
　本願は、２０１２年７月２７日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－１６７０１３に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (2)

  1. 　エンジンの出力軸に機械的に結合されたモータジェネレータと、
    　前記モータジェネレータと電気的に結合された第１バッテリと、
    　車両の電気負荷と電気的に結合された第２バッテリと、
    　前記第１バッテリおよび前記第２バッテリを電気的に結合するか否かを自身のオン／オフにより切替可能なリレーと、
    　前記モータジェネレータの力行運転中は前記リレーをオフにして前記第１バッテリおよび前記第２バッテリの電気的結合を切断し、前記モータジェネレータの回生運転中は前記リレーをオンにして前記第１バッテリおよび前記第２バッテリを電気的に結合するリレー制御手段と、
    　前記モータジェネレータの回生運転中であって、かつ、前記リレーをオンにする指令が出されている状態で、前記第２バッテリの電圧が所定電圧以下、または前記第２バッテリの充電電流が所定電流以下である場合に、前記リレーがオフ固着していると判定するリレー故障診断手段と、
    を備える車両の制御装置。
  2. 　エンジンの出力軸に機械的に結合されたモータジェネレータと、
    　前記モータジェネレータと電気的に結合された第１バッテリと、
    　車両の電気負荷と電気的に結合された第２バッテリと、
    　前記第１バッテリおよび前記第２バッテリを電気的に結合するか否かを自身のオン／オフにより切替可能なリレーと、
    を備える車両の制御方法において、
    　前記モータジェネレータの力行運転中は前記リレーをオフにして前記第１バッテリおよび前記第２バッテリの電気的結合を切断し、前記モータジェネレータの回生運転中は前記リレーをオンにして前記第１バッテリおよび前記第２バッテリを電気的に結合する工程と、
    　前記モータジェネレータの回生運転中であって、かつ、前記リレーをオンにする指令が出されている状態で、前記第２バッテリの電圧が所定電圧以下、または前記第２バッテリの充電電流が所定電流以下である場合に、前記リレーがオフ固着していると判定する工程と、
    を備える車両の制御方法。
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