WO2021079859A1

WO2021079859A1 - 車両制御装置

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Publication number: WO2021079859A1
Application number: PCT/JP2020/039322
Authority: WO
Inventors: 赤城　好彦
Original assignee: 日立Astemo株式会社
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2020-10-20
Publication date: 2021-04-29
Also published as: JP7204003B2; JPWO2021079859A1

Abstract

バッテリの内圧上昇を検知するだけでは、バッテリの異常の種類を判定できなかった。車両制御装置は、電解液が封入された化学電池と、化学電池を覆うケースと、ケースに設けられ、化学電池から発生するガスを検出するガス検出部とを含んで構成されるバッテリが搭載された車両を制御する。この車両制御装置は、ガス検出部が検出した、化学電池の可逆的反応で発生するガスの組成に基づいて化学電池の第１の異常を判定し、化学電池の不可逆的反応で発生するガスの組成に基づいて化学電池の第２の異常を判定する異常判定部４２を備える。

Description

車両制御装置

　本発明は、車両制御装置に関する。

　モータとエンジンを備えるハイブリッド方式の自動車（「車両」と呼ぶ）では、走行中にドライバが要求する駆動力（「要求駆動力」と呼ぶ）が所定値以下で、かつバッテリ充電のための発電運転が不要な場合等には、駆動力源として運転していたエンジンを自動停止させている。

　その後、要求駆動力が所定値以上（例えばモータ発生トルク以上となったとき）、または、車両制御装置によりバッテリ充電が必要と判断されたときには、停止しているエンジンの回転軸に回転力を与えて自動的にエンジンを再始動させる制御が一般的に行われている。

　更に、近年ではモータに電力を供給するバッテリを家庭用電源等の車両外部の電源からの電力で充電することが可能なハイブリッド車両（いわゆるプラグインハイブリッド方式の車両）も開発されている。

　一般に、ハイブリッド車両で使用されるバッテリは、リチウムイオンバッテリ等の非水電解液を使った二次電池が用いられることが多い。このような二次電池では、異常な高温下での充電や、充電装置の故障等により過充電状態になると、電池内温度が上昇し、電解液が気化したり分解したりすることでガスが発生することがある。このガスの発生量は過充電の程度が進行することで増加する。このため、電池ケースの内圧が上昇すると安全弁（ベント）を開くことで、内圧の上昇を回避する技術が知られている。

　例えば、二次電池の安全弁が開いたことを検出するための技術として、特許文献１に開示された技術が知られている。この特許文献１には、「圧力解放機構から排出される排出物が当接可能な位置にもうけられ、排出物と当接したときに電気的な特性が変化する電気素子と、電気素子の電気的な特性の変化を検出する検出装置」について開示されている。

特開２００７－２６５６５８号公報

　従来は、密閉されたバッテリケースに圧力センサを搭載し、圧力センサが測定したバッテリケース内の圧力の挙動に基づいてバッテリの異常を診断する技術が一般的であった。
しかし、バッテリに異常がなくても、バッテリが熱を持つことで内圧が高まることがあるので、車両制御装置は、バッテリが正常か異常かを見分けることが困難であった。また、ハイブリッド車両に搭載されたバッテリの場合、電池の過電流や過放電、過充電等の内部異常が発生してから、電解液が漏れ出すまでには時間を要する。このため、車両制御装置がバッテリの異常を検知するまでに時間がかかっており、バッテリの異常が進行することがあった。

　上述したようにバッテリの内圧は、バッテリの温度によっても変わりうる。このため、圧力センサがバッテリの内圧上昇を検知しただけでは、車両制御装置が、バッテリに異常が発生したのでバッテリの温度が高くなって内圧が上昇したのか、バッテリは正常であるが電流使用量が多いのでバッテリの温度が高くなって内圧が上昇したのかを判定できなかった。さらに、車両が一旦停止してバッテリの温度が下がると、内圧が下がるため、車両制御装置は、バッテリの異常有無を判定できなくなる。また、バッテリケースが変形すると、バッテリの異常有無に関係なくバッテリの内圧も変化してしまうので、車両制御装置は、バッテリの異常有無を判定できなかった。

　特許文献１に開示された二次電池モジュールは、電池容器の内部の圧力が上昇し、所定の圧力以上となったときに安全弁が開裂して噴出する分解ガスを検出するガスセンサを備えたものであるが、異なる種類のガスを検出することは考慮されていなかった。

　本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、バッテリに生じる異常の種類を判定できるようにすることを目的とする。

　本発明に係る車両制御装置は、電解液が封入された化学電池と、化学電池を覆うケースと、ケースに設けられ、化学電池から発生するガスを検出するガス検出部とを含んで構成されるバッテリと、ガス検出部が検出した、化学電池の可逆的反応で発生するガスの組成に基づいて化学電池の第１の異常を判定し、化学電池の不可逆的反応で発生するガスの組成に基づいて化学電池の第２の異常を判定する異常判定部と、を備える。

　本発明によれば、化学電池から発生するガスの組成に基づいて化学電池の異なる異常を判定できるので、判定された異常に応じた適切なフェールセーフ制御を行えるようになる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施の形態に係る前輪駆動又は後輪駆動としたパラレル式のハイブリッド車両の全体構成図である。本発明の第１の実施の形態に係るバッテリの構造例を示す概略図である。本発明の第１の実施の形態に係る統合コントローラの内部構成例を示す機能ブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係る統合コントローラが、ＥＶモードからエンジンを始動する処理の例を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係る出力制御部が第２定格出力を算出する処理の例を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係る出力制御部が第２定格出力を算出するために参照するマップ情報の例を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係るモータ回転数とモータ出力（軸トルク）との関係を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係るＥＶモード拡大の制御処理の例を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係るモータ出力、インバータ温度、駆動力、出力経過時間、及びエンジン始動タイミングの例を示すタイムチャートである。本発明の第１の実施の形態に係るバッテリに異常が発生したときの様子を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係るガスセンサの構成例を示す図である。空気と、セルから発生するＣＯ_２及びジメチルカーボネートの温度と熱伝導率の変化の様子を示すグラフである。本発明の第１の実施の形態に係るヒータ温度と熱伝導率との関係を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係る出力制御部が第３定格出力を設定する様子を示すグラフである。本発明の第１の実施の形態に係る第１の異常が発生した時の統合コントローラの動作例を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係る第２の異常が発生した時の統合コントローラの動作例を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係る異常判定部が第１及び第２のガス濃度に基づいて、バッテリの異常を判定する処理の例を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係る異常判定部が第１及び第２のガス濃度と、ケース圧とに基づいて、バッテリの異常を判定する処理の例を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係るフェールセーフ制御部がフェールセーフ制御を切り替える処理の例を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係るフェールセーフ制御部が、第１のフェールセーフ制御として速度制限をかける処理の例を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。本発明の第２の実施の形態に係る統合コントローラのハードウェア構成例を示すブロック図である。

　以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

［第１の実施の形態］
　図１は、第１の実施の形態における前輪駆動又は後輪駆動としたパラレル式のハイブリッド車両１００の全体構成図である。

　ハイブリッド車両１００の駆動系は、エンジン３と、フライホイールＦＷと、第１クラッチＣＬ１と、モータ／ジェネレータ４と、メカオイルポンプＭ－Ｏ／Ｐと、第２クラッチＣＬ２と、自動変速機ＣＶＴと、変速機入力軸ＩＮと、変速機出力軸ＯＵＴと、ディファレンシャル８と、左ドライブシャフトＤＳＬと、右ドライブシャフトＤＳＲと、左タイヤＬＴ（駆動輪）と、右タイヤＲＴ（駆動輪）と、を有する。

　エンジン３は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、エンジンコントローラ２１からのエンジン制御指令に基づいて、エンジン始動制御やエンジン停止制御やスロットルバルブのバルブ開度制御や燃料カット制御等が行われる。

　第１クラッチＣＬ１は、エンジン３とモータ／ジェネレータ４の間に介装されたクラッチであり、第１クラッチコントローラ５からの第１クラッチ制御指令に基づき第１クラッチ油圧ユニット６により作り出された第１クラッチ制御油圧により、締結、半締結状態、解放の３つの状態が制御される。この第１クラッチＣＬ１としては、例えば、ダイアフラムスプリングによる付勢力にて完全締結を保ち、ピストン１４ａを有する油圧アクチュエータ１４を用いたストローク制御により、締結状態を制御するノーマルクローズの乾式単板クラッチが用いられる。

　モータ／ジェネレータ４は、例えば、ロータに永久磁石が埋設され、ステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータ／ジェネレータである。モータ／ジェネレータ４は、モータコントローラ２２からの制御指令に基づいて、インバータ１０により作り出された三相交流が印加されて制御される。このモータ／ジェネレータ４は、バッテリ１９（例えば、リチウムイオンバッテリ）からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することができる（力行運転）。また、モータ／ジェネレータ４は、ロータがエンジン３や駆動輪から回転エネルギーを受ける場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能し、インバータ１０を介してバッテリ１９を充電することもできる（回生運転）。

　また、インバータ１０には、電源ＯＦＦの要求が発生した際に作動停止することが可能となるシャットダウン機能を有する。このシャットダウン機能は、本実施の形態においてはバッテリ異常時のフェールセーフ制御の一例であり、具体的には、統合コントローラ２０が、リレー等を用いて強電系の電源を切る機能である。

　機械式オイルポンプＭ－Ｏ／Ｐは、モータ／ジェネレータ４のモータ軸に設けられ、モータ／ジェネレータ４により駆動される。この機械式オイルポンプＭ－Ｏ／Ｐは、自動変速機ＣＶＴに付設される油圧コントロールバルブユニットＣＶＵと、第１クラッチ油圧ユニット６と第２クラッチ油圧ユニット９に対する油圧源とされる。なお、機械オイルポンプＭ－Ｏ／Ｐからの吐出圧が見込めないときや不足するときのため、電動モータにより駆動される電動オイルポンプを設けるようにしてもよい。

　第２クラッチＣＬ２は、モータ／ジェネレータ４と左右タイヤＬＴ、ＲＴの間のうち、モータ軸と変速機入力軸ＩＮの間に介装されたクラッチである。この第２クラッチＣＬ２は、ＣＶＴコントローラ２３からの第２クラッチ制御指令に基づき、第２クラッチ油圧ユニット９により作り出された制御油圧により、締結、スリップ締結、解放の各動作が制御される。この第２クラッチＣＬ２としては、例えば、比例ソレノイドで油流量および油圧を連続的に制御できるノーマルオープンの湿式多板クラッチ等が用いられる。

　自動変速機ＣＶＴは、第２クラッチＣＬ２の下流位置に配置され、車速やアクセル開度等に応じて目標入力回転数を決め、無段階による変速比を自動的に変更するベルト式の無段変速機が用いられる。この自動変速機ＣＶＴは、変速機入力軸ＩＮ側のプライマリプーリと、変速機出力軸ＯＵＴ側のセカンダリプーリと、両プーリに掛け渡されたベルトとを主要構成とする。そして、ポンプ油圧を元圧とし、プライマリプーリ圧とセカンダリプーリ圧を作り出し、このプーリ圧によりプライマリプーリの可動プーリとセカンダリプーリの可動プーリを軸方向に動かし、ベルトのプーリ接触半径を変化させることで、変速比を無段階に変更する。

　自動変速機ＣＶＴの変速機出力軸ＯＵＴには、図外の最終減速機構を介してディファレンシャル８が連結され、ディファレンシャル８から、左ドライブシャフトＤＳＬと右ドライブシャフトＤＳＲを介してそれぞれに左右タイヤＬＴ、ＲＴに駆動力が配分されている。

　このハイブリッド車両１００は、駆動形態の違いによる走行モードとして、電気自動車走行モード（以下、「ＥＶモード」という。）と、ハイブリッド車走行モード（以下、「ＨＥＶモード」という。）と、駆動トルクコントロール走行モード（以下、「ＷＳＣモード」という。）と、を有する。ＥＶは、「Electric Vehicle」の略、ＨＥＶは、「Hybrid Electric Vehicle」の略、ＷＳＣは、「Wet Start Clutch」の略である。

　ここで、本実施の形態に係るハイブリッド車両１００に関係のある「ＥＶモード」と「ＨＥＶモード」について説明する。
　「ＥＶモード」は、第１クラッチＣＬ１を解放状態とし、モータ／ジェネレータ４を駆動源として走行するモードである。「ＥＶモード」は、モータ走行モード及び回生走行モードを有し、ハイブリッド車両１００は何れかのモードにより走行する。この「ＥＶモード」は、要求駆動力が低く、バッテリＳＯＣ（State of Charge）が確保されているときに選択される。なお、バッテリＳＯＣは、残容量（Ah）／満充電容量（Ah）×100で表されるバッテリ１９の充電量を示す指標である。

　「ＨＥＶモード」は、第１クラッチＣＬ１を締結状態とし、エンジン３とモータ／ジェネレータ４を駆動源として走行するモードである。「ＨＥＶモード」は、モータアシスト走行モード、発電走行モード及びエンジン走行モードを有し、ハイブリッド車両１００は何れかのモードにより走行する。この「ＨＥＶモード」は、要求駆動力が高いとき、あるいは、バッテリＳＯＣが不足するようなときに選択される。本実施の形態に係るハイブリッド車両１００では、バッテリ１９の異常が判定された場合に、例えば、エンジン走行モードを選択し、モータ／ジェネレータ４のモータ出力を０にすることで、フェールセーフ制御が行われる。なお、モータ出力を０としないフェールセーフ制御も行われる。

　なお、「ＷＳＣモード」は、モータ／ジェネレータ４の回転数制御とクラッチ油圧制御により、第２クラッチＣＬ２をスリップ締結状態に維持し、第２クラッチＣＬ２を経過するクラッチ伝達トルクが、車両状態やドライバの操作に応じて決まる要求駆動トルクとなるようにクラッチトルク容量をコントロールしながら走行するモードである。

　次に、ハイブリッド車両１００の制御系を説明する。
　ハイブリッド車両１００の制御系は、エンジンコントローラ２１と、モータコントローラ２２と、インバータ１０と、バッテリ１９と、第１クラッチコントローラ５と、第１クラッチ油圧ユニット６と、ＣＶＴコントローラ２３と、第２クラッチ油圧ユニット９と、ブレーキコントローラ２４と、バッテリコントローラ２７と、統合コントローラ２０と、を有する。各コントローラは、情報交換が互いに可能なＣＡＮ通信線を介して接続されている。そして、統合コントローラ２０は、第１の実施の形態に係る車両制御装置の一例として用いられる装置である。

　エンジンコントローラ２１には、エンジン回転数センサ１１からのエンジン回転数情報と、統合コントローラ２０からの目標エンジントルク指令と、他の必要情報とが入力される。そして、エンジン動作点（Ｎｅ：エンジン回転数、Ｔｅ：目標トルク）を制御する指令を、エンジン３のスロットルバルブアクチュエータ等へ出力する。

　このエンジンコントローラ２１には、エンジン３の吸入空気量を検出するエアーフローメータ２８、排気空燃比を検出する空燃比センサ２９等から検出信号が入力される。そして、エンジンコントローラ２１は、「ＨＥＶモード」の選択時において、エンジン３の点火時期を進角側（Ｘ°ＢＴＤＣ）に設定する。

　また、エンジンコントローラ２１は、エンジン３の燃料噴射量を、エンジン回転数と吸入空気量に基づき設定し、排気系統に設置されている三元触媒の触媒雰囲気がほぼ理論空燃比に維持されるように、空燃比センサ２９の検出値に基づいて燃料噴射補正値λを変更する制御を行う（いわゆるλコントロール）。

　モータコントローラ２２には、モータ／ジェネレータ４のロータ回転位置を検出するレゾルバ１２からの情報と、統合コントローラ２０からの目標ＭＧトルク指令および目標ＭＧ回転数指令と、他の必要情報とが入力される。そして、モータコントローラ２２は、モータ／ジェネレータ４のモータ動作点（Ｎｍ：モータ回転数、Ｔｍ：目標トルク）を制御する指令をインバータ１０へ出力する。

　なお、このモータコントローラ２２はモータトルクを目標トルクとし、回転数を駆動系の回転に追従させるトルク制御を基本制御とするが、第２クラッチＣＬ２のスリップ制御中等においては、モータ回転数を目標回転数とし、トルクを駆動系負荷に追従させる回転数制御を行う。

　バッテリコントローラ２７は、バッテリ１９の充電容量を表すバッテリ充電量を監視していて、このバッテリ充電量情報や入出力可能なパワー等を、ＣＡＮ通信線を介して統合コントローラ２０へ供給する。充電器３０には外部のコンセント３２から充電ソケット３１を通じて外部からの交流電源が供給される構成となっている。充電器３０は、交流電源からバッテリ１９に適した電圧の直流電源に変換し、バッテリ１９に電力を供給する。

　第１クラッチコントローラ５には、油圧アクチュエータ１４のピストン１４ａのストローク位置を検出する第１クラッチストロークセンサ１５からのセンサ情報と、統合コントローラ２０からの目標ＣＬ１トルク指令と、他の必要情報とが入力される。そして、第１クラッチコントローラ５は、第１クラッチ（目標ＣＬ１）の締結、半締結、解放の３状態を制御する指令を油圧コントロールバルブユニットＣＶＵ内の第１クラッチ油圧ユニット６に出力する。

　ＣＶＴコントローラ２３には、アクセル開度センサ１６と、車速センサ１７と、他のセンサ類等からの情報とが入力される。そして、ＣＶＴコントローラ２３は、Ｄレンジを選択しての走行時、アクセル開度ＡＰＯと車速ＶＳＰにより決まる目標入力回転数をシフトマップにより検索し、検索された目標入力回転数（変速比）を得る制御指令を油圧コントロールバルブユニットＣＶＵに出力する。この変速制御に加えて、ＣＶＴコントローラ２３は、統合コントローラ２０から目標ＣＬ２トルク指令が入力した場合、第２クラッチ（目標ＣＬ２）へのクラッチ油圧を制御する指令を油圧コントロールバルブユニットＣＶＵ内の第２クラッチ油圧ユニット９に出力する第２クラッチ制御を行う。また、エンジン始動制御やエンジン停止制御等において、ＣＶＴコントローラ２３は、統合コントローラ２０から変速制御指令が出力された場合、通常の変速制御に優先して変速制御指令にしたがった変速制御を行う。

　ブレーキコントローラ２４には、４輪の各車輪速を検出する車輪速センサ２５と、ブレーキストロークセンサ２６からのセンサ情報と、統合コントローラ２０からの回生協調制御指令と、他の必要情報とが入力される。そして、ブレーキコントローラ２４は、例えば、ブレーキ踏み込み制動時、ブレーキストロークから求められる要求制動力に対し回生制動力だけでは不足する場合、その不足分を機械制動力（液圧制動力やモータ制動力）で補うように、回生協調ブレーキ制御を行う。

　統合コントローラ２０は、ハイブリッド車両１００全体の消費エネルギーを管理し、最高効率でハイブリッド車両１００を走らせるための機能を担う。統合コントローラ２０には、モータ回転数Ｎｍを検出するモータ回転数センサや他のセンサやスイッチ類からの必要情報が入力され、さらにＣＡＮ通信線を介して各種の情報が入力される。

　そして、統合コントローラ２０は、エンジンコントローラ２１へ目標エンジントルク指令、モータコントローラ２２へ目標ＭＧトルク指令及び目標ＭＧ回転数指令、第１クラッチコントローラ５へ目標ＣＬ１トルク指令、ＣＶＴコントローラ２３へ目標ＣＬ２トルク指令、ブレーキコントローラ２４へ回生協調制御指令を出力する。

＜ＥＶモードからＨＥＶモードへのモード遷移＞
　ここで、ハイブリッド車両１００がＥＶモードからＨＥＶモードにモード遷移する際の動作の例について説明する。
　ハイブリッド車両１００がＥＶモード中に、バッテリＳＯＣの残量、トルク要求又はバッテリ１９の異常が判定された場合等によりＨＥＶモードへの移行が要求された場合、エンジン始動制御を経由してＨＥＶモードに移行する。このエンジン始動制御は、第１クラッチコントローラ５が、ＥＶ走行モードで開放されている第１クラッチＣＬ１を半締結状態にし、モータコントローラ２２がインバータ１０を介してモータ／ジェネレータ４をスタータモータとしてエンジン３をクランキングすることで、燃料噴射と点火によりエンジン３を始動させ、その後、第１クラッチＣＬ１を締結する動作である。

　このエンジン始動制御が開始されると、モータコントローラ２２がモータ／ジェネレータ４をトルク制御から回転数制御に変更することで、エンジン３のクランキングや回転同期ができる。また、ＣＶＴコントローラ２３が、第２クラッチＣＬ２をスリップ締結し、エンジン始動制御に伴うトルク変動を第２クラッチＣＬ２により吸収することで、駆動軸へのトルク伝達によるエンジン始動ショックを防止している。

　このように１モータ２クラッチのハイブリッド車両１００では、モータ／ジェネレータ４がスタータモータとしてエンジン３をクランキングする必要があるため、ＥＶモード中に予めそのクランキング分を確保しておく必要がある。そのためＥＶモード走行中にモータの定格出力の全てを駆動力に配分することはできず、モータ／ジェネレータ４のモータ出力を最大限生かしきれていない。

　ＥＶモードからＨＥＶモードへの遷移条件の一つとして、ドライバの要求駆動力とモータ出力とを比較する駆動力判定の結果を用いるものがある。そして、統合コントローラ２０（後述する図３に示す出力制御部５３）は、ドライバの要求駆動力が、ＥＶモードで出力可能なモータ出力を超えたときにエンジン始動に移行するよう制御する。上述のようにハイブリッド車両１００がＥＶモード走行中には、クランキング分を確保する必要があるため、１モータ２クラッチのハイブリッド車ではエンジン３が始動しやすい、すなわちＥＶモード走行領域が小さくなっている。

　そこで、エンジン始動という限られた短時間に限ってはモータの出力を第１定格出力以上に増加させてもインバータ１０の劣化・熱的ダメージを引き起こす恐れが無いことに着眼し、本実施の形態は、エンジン始動時に第１定格出力を超えてモータを作動させることにより、ＥＶモードの走行領域を拡大する。さらに、第１定格出力を超えた出力の上限（以下、第２定格出力）は、インバータ温度とクランキング時間により決定することにより、インバータ１０の異常温度上昇を抑え、確実にインバータ１０の劣化、熱的ダメージを防止することができるようにした。

　また、バッテリ１９の異常が起きている状態では、できる限りエンジン３を作動させておく必要がある。したがって、統合コントローラ２０は、エンジン３が回転中であれば、ハイブリッド車両１００の走行時にはエンジン３を停止させず、エンジン３が停止中であれば、エンジン３を始動できる電力を供給できる状態とする。さらに、統合コントローラ２０は、バッテリ出力をできる限り使わないでエンジン３を始動する必要がある。

　そこで、統合コントローラ２０は、バッテリ１９の異常が軽微な状態をバッテリコントローラ２７が検出すると、バッテリ１９の異常が進む前にエンジン３を始動しておくように動作する。一方、過充電の原因がモータ／ジェネレータ４の場合には、統合コントローラ２０は、モータ／ジェネレータ４のシャットダウン機能を作動させる。従って、モータ／ジェネレータ４で始動できない為、走行中には、クラッチをつなぎ、走行エネルギーで始動することも可能である。

　またシャットダウン機能の作動下では、モータ／ジェネレータ４の誘起電圧によりインバータ１０等を破損する可能性がある為に、保護制御として車速を制限する必要がある。
また、車速を制限する要件としては、バッテリ１９が第２の異常の場合には、車両を停止させた方がよい場合もあり、異常の状況を判定して、フェールセーフを切り替える仕様としている。

＜バッテリの構造例＞
　図２は、バッテリ１９の構造例を示す概略図である。

　バッテリ（バッテリ１９）は、電解液が封入された化学電池（セル４１）と、化学電池（セル４１）を覆うケース（バッテリケース４０）と、ケース（バッテリケース４０）に設けられ、化学電池（セル４１）から発生するガスを検出するガス検出部（ガスセンサ４６）とを含んで構成される。バッテリケース４０内には、複数のセル４１が並べて設置される。各セル４１は、不図示の正負電極のほかに、ベント４２を備える。ベント４２は、セル４１の内圧が上昇すると開弁し、セル４１内のガスを噴き出す。

　バッテリケース４０には、各セル４１のベント４２にまたがるようにしてガスダクト４５が設けられる。ガスダクト４５の内部は、ベント４２から発生したガスが換気されるように空洞となっている。ガスダクト４５の内部には、バッテリ１９から発生したガスとして、ケース（バッテリケース４０）内に滞留するＣＯ_２以外のガスと共に、電解液から発生するＣＯ_２を検出するガスセンサ４６が設けられる。ガスダクト４５の最下流位置に、単一のガスセンサ４６が取り付けられる。この位置に取り付けられたガスセンサ４６は、いずれのセル４１で発生したガスも検出できる。ただし、複数のガスセンサ４６がガスダクト４５に設けられてもよい。

　また、バッテリ（バッテリ１９）は、ケース（バッテリケース４０）内に設けられ、ケース（バッテリケース４０）内の圧力（「ケース圧」と略記する）を検出する圧力検出部（圧力センサ４７）を含んで構成される。

　セル４１内の電解液が分解してガスが発生すると、セル４１の内圧が上昇し、ベント４２が開く。そして、ベント４２からガスが噴出する。噴出したガスは、ガスダクト４５を通って、バッテリ１９の外に排出される。ガスセンサ４６は、ガスダクト４５を通過するガスを検出する。ガスセンサ４６がガスを検出して出力するガス検出情報は、バッテリコントローラ２７を通じて統合コントローラ２０の異常判定部５２（後述する図３を参照）に入力される。異常判定部５２は、入力したガス検出情報に基づいて、バッテリ１９に発生したガスに応じた制御が可能となる。

＜統合コントローラの機能構成＞
　図３は、統合コントローラ２０の内部構成例を示す機能ブロック図である。統合コントローラ２０は、図３の機能ブロック図に示す各機能により、バッテリ１９の異常の判定、フェールセーフの移行を制御する。

　統合コントローラ２０は、走行モード設定部５１、異常判定部５２、出力制御部５３及びフェールセーフ制御部５４を備える。
　走行モード設定部５１は、ハイブリッド車両１００に走行モードを設定する。ハイブリッド車両１００に設定可能な走行モードとして、上述した、ＥＶモード、ＨＥＶモード及びＷＳＣモードがある。

　異常判定部（異常判定部５２）は、ガス検出部（ガスセンサ４６）が検出した、化学電池（セル４１）の可逆的反応で発生するガスの組成に基づいて化学電池（セル４１）の第１の異常を判定し、化学電池（セル４１）の不可逆的反応で発生するガスの組成に基づいて化学電池（セル４１）の第２の異常を判定する。例えば、異常判定部（異常判定部５２）は、ガスセンサ４６が検出したＣＯ_２以外のガス、及びＣＯ_２に基づいて、バッテリ１９、すなわち化学電池（セル４１）の第１の異常又は第２の異常を判定する。

　そして、異常判定部（異常判定部５２）は、化学電池（セル４１）の可逆的反応で発生するガスの組成がＣＯ_２以外である場合に第１の異常と判定し、化学電池（セル４１）の不可逆的反応で発生するガスの組成がＣＯ_２である場合に第２の異常と判定する。また、異常判定部（異常判定部５２）は、ガス検出部（ガスセンサ４６）が検出した、化学電池（セル４１）の可逆的反応で発生するガスの組成に加えて、圧力検出部（圧力センサ４７）が検出した、ケース（バッテリケース４０）内の圧力上昇に基づいて化学電池（セル４１）の第１の異常及び第２の異常を判定することもできる。第１の異常と第２の異常の内容の詳細については、図１０以降にて説明する。

　また、異常判定部５２には、走行モード設定部５１が設定した現在の走行モードの情報も入力される。このため、異常判定部５２は、ハイブリッド車両１００に設定されている走行モードに応じて、バッテリ１９の使用状況を判断することができる。例えば、バッテリ１９を使用しない走行モードが設定されている間、異常判定部５２は、バッテリ１９の異常判定を行わなくてもよい。

　異常判定部５２により、バッテリ１９に異常がないと判定された場合、出力制御部５３は、走行モード設定部５１により設定された走行モードに応じて、ハイブリッド車両１００の定格出力を、後述する図４以降で説明する第１定格出力又は第２定格出力に変更する制御を行う。バッテリ１９に異常がなければ、フェールセーフ制御部５４によるフェールセーフ制御は行われない。

　一方、異常判定部５２により、バッテリ１９に異常があると判定された場合、後述する図１４に示すように、出力制御部５３は、定格出力を第１定格出力及び第２定格出力より小さい第３定格出力に制御する。そして、フェールセーフ制御部５４が、本実施の形態に係るフェールセーフ制御を開始する。

　フェールセーフ制御部５４は、異常判定部５２が判定した、バッテリ１９の異常に応じたフェールセーフ制御を行う。フェールセーフ制御は、ハイブリッド車両１００の上限速度を制限したり、ハイブリッド車両１００を停止したりすることで、バッテリ１９の異常が深刻化する前に、ハイブリッド車両１００を安全に走行させるための制御である。この処理では、事前に出力制御部５３により定格出力が第３定格出力に下げられる。そして、フェールセーフ制御部５４は、現在、設定されている走行モードの情報を出力制御部５３から取得する。

　そして、フェールセーフ制御部（フェールセーフ制御部５４）は、異常判定部（異常判定部５２）が判定した第１の異常に応じて車両（ハイブリッド車両１００）を安全に制御可能に車両（ハイブリッド車両１００）の機能を縮退する第１のフェールセーフ制御を行う。また、フェールセーフ制御部（フェールセーフ制御部５４）は、異常判定部（異常判定部５２）が判定した第２の異常に応じて車両（ハイブリッド車両１００）の機能を第１のフェールセーフ制御よりもさらに車両（ハイブリッド車両１００）を安全に制御可能に車両（ハイブリッド車両１００）の機能を縮退する第２のフェールセーフ制御を行う。

＜ＥＶモードからＨＥＶモードへの遷移（エンジン始動時の処理）＞
　始めに、ＥＶモードからＨＥＶモードへの遷移に伴うエンジン始動時の処理について説明する。
　図４は、統合コントローラ２０が、ＥＶモードからエンジン３を始動する処理の例を示すフローチャートである。ハイブリッド車両１００のキースイッチが投入されると、統合コントローラ２０は、所定の制御周期で図４に示すフローチャートを実行する。

　始めに、走行モード設定部５１は、現在のモードがＥＶモードか否かを判定する（Ｓ１）。ＥＶモードでない場合には（Ｓ１のＮＯ）、既にエンジン３が始動したＨＥＶモードとなっているため、本フローチャートを終了する。一方、ＥＶモードの場合には（Ｓ１のＹＥＳ）、ステップＳ２へ進む。

　エンジン始動の頻度が高いマイルドＨＥＶ等のモータ出力が小さいハイブリッド車両１００では、水温が低い場合にはキースイッチ投入時に暖機運転としてエンジン３を始動させる場合がある。しかし、ストロングＨＥＶやプラグインＨＥＶではＥＶモードを基本としているため、基本的にはステップＳ２へ進む。

　もちろん、ハイブリッド車両１００の構成によっては、ストロングＨＥＶやプラグインＨＥＶでもキースイッチ投入後に暖機運転をする場合もある。その際は、ドライバの駆動トルク要求が０のシーンでのエンジン始動であるため、定格出力を超えた出力を要求することがない。そこで、基本的には第２定格出力への切り替えが不要である。必要であれば、出力制御部５３は、ステップＳ２以降の処理を実行して、暖機運転に移行する制御としてもよい。

　ステップＳ１の後、出力制御部５３は、クランキング時間（t_crk）を算出する（Ｓ２）。出力制御部５３は、クランキング時間として、あらゆるシーンに適用可能な最長の時間を使ってもよいし、シーンに応じてクランキング時間を算出してもよい。例えば、クランキング時間は、エンジン３の水温や油温、バッテリ１９の出力や温度等によって変動するため、出力制御部５３は、これらの情報からクランキング時間を推定してもよい。出力制御部５３は、クランキング時間を算出した後、クランキング時間を使って第２定格出力を算出する（Ｓ３）。第２定格出力の具体的な算出方法に関しては、図５を参照して後述する。

　ステップＳ３の後、出力制御部５３は、エンジン３を始動するタイミングの判定（エンジン始動判定と呼ぶ）を行う（Ｓ４）。出力制御部５３は、バッテリＳＯＣや、駆動力、温度、学習状況等の様々な条件を考慮してエンジン始動判定を行う。ここでは駆動力に限定した始動判定の例について説明する。

　一般にドライバの要求駆動力がモータ／ジェネレータ４の最大出力（第１定格出力）を超える場合、モータ／ジェネレータ４だけではドライバの要求駆動力を満足することができないため、出力制御部５３は、エンジン始動と判定する。ただし、上述したように１モータ２クラッチのハイブリッド車両１００では、エンジン始動時に必要なクランキング分の出力を常に確保しておく必要がある。そこで、出力制御部５３は、ドライバの要求駆動力が第１定格出力からクランキング分を差し引いた値以上となったときにエンジン始動と判定する。また、エンジン始動時のモータ／ジェネレータ４の最大出力は第２定格出力となる。このため、出力制御部５３により行われるエンジン始動判定は、ドライバの要求駆動力が第２定格出力からクランキング分を差し引いた値以上となったときとなる。

　図４のフローチャートに示すモータの最大出力とは、モータの構造から決まる最大出力ではなく、出力制御部５３が制御として認識する最大出力のことを指している。モータの構造から決まる最大出力は、第１定格出力より大きな値となるが、ＥＶ走行等では連続してモータ出力を得る必要がある。このため、出力制御部５３は、モータが連続出力可能な定格値（第１定格出力）を、制御上のモータ最大出力と設定して、モータ最大出力以上の出力がモータに要求されないよう制御する。また、出力制御部５３は、モータ最大出力を第２定格出力に設定することで、モータの出力を増加させることが可能であるが、モータ最大出力は、モータの構造から決まる最大出力以下にしておく必要がある。

　ステップＳ４の後、出力制御部５３は、ステップＳ４で演算したエンジン始動判定に基づき、エンジン始動要求が発生したか否かの判定を行う（Ｓ５）。エンジン始動要求が発生していない、例えば、ドライバの要求駆動力が、第２定格出力からクランキング分を差し引いた値以下の場合には（Ｓ５のＮＯ）、統合コントローラ２０は、ステップＳ１に戻りＥＶモードを継続する。

　一方、エンジン始動要求が発生した場合には（Ｓ５のＹＥＳ）、出力制御部５３は、モータ最大出力の切り替えを行う（Ｓ６）。ここで、ステップＳ４でのエンジン始動判定は、第２定格出力が前提となっている。このため、ステップＳ６では、出力制御部５３が、モータの最大出力を第１定格出力から第２定格出力に切り替える。モータの最大出力を第１定格出力のままとした場合、クランキング出力が足りずエンジンが始動できないか、又は駆動力の引き込みが発生してしまう。

　次に、出力制御部５３は、第２定格出力で第１クラッチＣＬ１を締結しながらクランキングを開始し（Ｓ７）、エンジン始動を完了する（Ｓ８）。この際、出力制御部５３は、エンジン始動したか否かの判定を、エンジン回転数と時間の関係から算出してもよいし、エンジンのトルク発生情報から算出してもよい。例えば、出力制御部５３は、モータのトルク値が正値から負値に反転したことをもって、エンジン始動と判定することができる。
エンジン始動後は、出力制御部５３が、モータの最大出力を第２定格出力から第１定格出力に戻す（Ｓ９）。この時、ハイブリッド車両１００は、ＨＥＶモードに移行する。その後、出力制御部５３は、本フローチャートに示す処理を終了する。

　なお、エンジン３の状態によっては、ステップＳ２で出力制御部５３が推定したクランキング時間以上にクランキングに時間を要する場合がある。そこで、ステップＳ９にて、出力制御部５３は、推定したクランキング時間が経過した段階で直ちにモータ最大出力を戻すのではなく、インバータ１０の温度上昇を見ながら、クランキングを継続させる。このような制御により、出力制御部５３は、エンジン３を確実に始動することができる。

　一般にクランキングに使われるトルクは、モータの回転数が上昇するにつれて小さくなる。このため、出力制御部５３は、推定したクランキング時間が経ったとしても、ある程度はクランキング時間を延長することができる。このとき、出力制御部５３は、インバータ１０の内部にある温度センサ、又は、クランキング中の電流の積算値からインバータ温度を監視しながら、クランキングを継続させる。

　上述した本フローチャートを実行することにより、ＥＶモードの走行領域を拡大することができると共に、確実にインバータ１０の温度上昇による劣化、破損を防止することができる。

　次に、図４のステップＳ３に示した第２定格出力を算出する処理の例について説明する。
　図５は、出力制御部５３が第２定格出力を算出する処理の例を示すフローチャートである。

　始めに、出力制御部５３は、インバータ１０の温度Ｔinv_baseを算出する（Ｓ１１）。
一般にインバータ１０の内部には温度センサが設定されているため、出力制御部５３は、この温度センサを使ってインバータ１０の現在の温度を算出する。インバータ１０がＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相で温度センサを持っている場合には、出力制御部５３は、各相の最大温度をインバータ１０の温度Ｔinv_baseとする。

　次に、出力制御部５３は、現在のインバータ温度Ｔinv_baseと、限界温度Ｔmaxとの差から許容温度上昇ΔＴinvを算出する（Ｓ１２）。限界温度Ｔmaxとは、インバータ１０内の素子が温度上昇により劣化又は破損する温度であり、予めインバータ１０の単体試験等で算出することが可能である。インバータ１０は、複数の素子で構成されているが、限界温度Ｔmaxの算出に際して考慮される素子は、インバータ１０の内部で最も熱的に弱い素子のことを指している。許容温度上昇ΔＴinvが温度上昇しても劣化、破損を引き起こさない温度上昇分であり、機差ばらつき等を考慮して、より安全を確保するために、ある程度マージンを確保しておく。

　次に、出力制御部５３は、許容温度上昇ΔＴinvと、図４のステップＳ２で算出したクランキング時間ｔ_crkとに基づいて第２定格出力を算出する（Ｓ１３）。インバータ１０の温度上昇は、インバータ１０を駆動する駆動回路内の損失によって発生するため、インバータ１０内に流れる電流の大きさ及びその時間により決定することができる。

　図６は、出力制御部５３が第２定格出力を算出するために参照するマップ情報の例を示す図である。この図は、横軸を許容温度上昇Ｔinv、縦軸を継続時間ｔ_crkとし、許容温度上昇と継続時間が交わったセルが第２定格出力Ｐａと表される。

　このようにマップ情報を確保することにより、図５のステップＳ１３では、出力制御部５３がこのマップ情報を検索して、第２定格出力Ｐａを算出することができる。すなわち、出力制御部５３は、許容温度上昇Ｔinvと継続時間ｔ_crkから第２定格出力Ｐａを算出することが可能となる。

　次に、ハイブリッド車両１００がＥＶモード中の時にＥＶ走行領域を拡大する制御の一例について説明する。
　図７は、モータ回転数とモータ出力（軸トルク）との関係を示す図である。図７では、横軸にモータ回転数、縦軸にモータ出力（軸トルク）をプロットしたグラフが示される。

　図中に示す曲線Ｌ１は、連続運転できる第１定格出力の変化を表し、曲線Ｌ２は、第２定格出力の変化を表す。また、曲線Ｌcrkは、図４を参照して説明したクランキング時の定格出力の変化を表す。

　クランキング時定格出力は、クランキング時間によって変動する。クランキング時間が短い場合には、変動が大きくなり、クランキング時間が長い場合には、変動が小さくなる。このため、第２定格出力を表す曲線Ｌ２は、曲線Ｌcrkで表すクランキング時定格出力からクランキング分を差し引いた出力を表す。

　従って、本実施の形態に係る統合コントローラ２０は、バッテリ１９の異常を判定すると、バッテリ１９がモータに供給する電力を下げるため、代わりにエンジン始動する。そこで、統合コントローラ２０は、バッテリ１９の状態に応じて、モータ出力を、バッテリ１９が出力可能な第３定格出力に制限した上で、モータ／ジェネレータ４に要求を出力する。バッテリ１９の状態に応じた処理の詳細は、後に図１０以降を参照して説明する。

　次に、統合コントローラ２０がＥＶモードを拡大する制御の例について説明する。
　図８は、ＥＶモード拡大の制御処理の例を示すフローチャートである。

　始めに、走行モード設定部５１は、ＥＶモードを設定する（Ｓ２１）。次に、出力制御部５３は、要求駆動力が第１定格出力を超えたか否かを判定する（Ｓ２２）。要求駆動力が第１定格出力以下である場合（Ｓ２２のＮＯ）、再びステップＳ２１に戻って処理を繰り返す。

　一方、要求駆動力が第１定格出力を超えた場合（Ｓ２２のＹＥＳ）、出力制御部５３は、出力超過継続時間を推定する（Ｓ２３）。このとき、出力制御部５３は、出力超過継続時間の推定に際して、ナビゲーションやステレオカメラやレーザーなどの外界認識装置の情報を使って、例えば、坂道情報や、追い越し情報を用いて算出する。

　次に、出力制御部５３は、図５に示した方法と同様に第２定格出力を算出する（Ｓ２４）。次に、出力制御部５３は、要求駆動力より第２定格出力が大きいか否かを判定する（Ｓ２５）。

　要求駆動力より第２定格出力が大きい場合（Ｓ２５のＹＥＳ）、出力制御部５３は、モータ最大出力を、第１定格出力から第２定格出力に切り替え（Ｓ２６）、第２定格出力に設定した後、走行モード設定部５１により設定されたＥＶモードに移行する（Ｓ２７）。
その後、出力制御部５３は、モータ最大出力を、第２定格出力から第１定格出力に戻して（Ｓ２８）、本処理を終了する。

　要求駆動力が第２定格出力以上である場合（Ｓ２５のＮＯ）、出力制御部５３は、エンジン始動判定を行い（Ｓ２９）、走行モード設定部５１がＨＥＶモードに設定して（Ｓ３０）、本処理を終了する。

　図９は、モータ出力、インバータ温度、駆動力、出力経過時間、及びエンジン始動タイミングの例を示すタイムチャートである。このタイムチャートの横軸は時間経過を表す。

　ここで、図中のモータ出力のタイムチャートにおいて、細破線Ｔｑ１が第１定格出力、二点鎖線Ｔｑ２がクランキング時定格出力、一点鎖線Ｔｑ３がクランキング時定格出力からクランキング分を差し引いた出力、太破線Ｔｑ４が第２定格出力を表している。また、太実線により、モータ最大出力の変化の様子が示される。このタイムチャートで示されるモータ出力の関係は、モータ回転数が、図７に示した回転数Ｒ１の時から開始される。

　タイムチャートの開始から時刻ｔ１までＥＶモードが設定されたハイブリッド車両１００は、モータ出力及び駆動力が第１定格出力である時、インバータ温度がほぼ変わらず、出力経過時間も変わらない。また、ＥＶモードが設定されているので、エンジン３は始動していない状態である。この時、図８のステップＳ２１、Ｓ２２の処理が繰り返される。

　時刻ｔ１にて、第１定格出力を超える要求駆動力が発生したとする。このとき、出力制御部５３は、出力超過継続時間を推定する（図８のＳ２３）。出力制御部５３が求めた出力超過継続時間推定値は、出力経過時間のタイムチャートに破線で示される。そして、出力制御部５３は、出力超過継続時間推定値に基づいて、第２定格出力を算出する（図８のＳ２４）。

　ただし、要求駆動力が第２定格出力未満である場合（Ｓ２５のＹＥＳ）、出力制御部５３は、図９のモータ出力のタイムチャートに示すモータ最大出力を第２定格出力に設定して、ハイブリッド車両１００のＥＶモード走行を継続する。同時に、出力制御部５３は、出力超過時間も時刻ｔ１から計測していく。

　時刻ｔ２では、出力超過時間が出力超過継続時間推定値を超える。本来、第２定格出力制御は終了するにも関わらず、ハイブリッド車両１００の運転状況によって、駆動力が第１定格出力以上となる状態が継続すると、インバータ１０の温度が上昇すると共に、クランキング時定格出力が低下していく。

　クランキング時定格出力は、図５を参照して説明したようにインバータ温度Ｔinv_baseと限界温度Ｔmaxの差である許容温度上昇ΔＴinvから算出される。インバータ温度Ｔinv_baseが上昇することにより許容温度上昇ΔＴinvが小さくなるため、クランキング時定格出力が小さくなる。

　なお、出力制御部５３は、インバータ温度Ｔinv_baseとして、インバータ１０の内部にある温度センサが検出した値を用いてもよい。また、温度センサの応答が遅い場合には、インバータ１０から出力される電流値の積算値からインバータ１０の損失を求めて、温度上昇分を推定して算出してもよい。もちろん、温度センサ値と演算値の両方を用いてインバータ温度Ｔinv_baseを最終的に決定してもよい。

　時刻ｔ２からさらに時間が継続するとインバータ温度Ｔinv_baseがさらに上昇し、さらにクランキング時定格出力が低下する。
　時刻ｔ３では、クランキング時定格出力からクランキング分を差し引いた一点鎖線Ｔｑ３が第２定格出力を示す太破線Ｔｑ４に交差する。そこで、出力制御部５３は、時刻ｔ３でエンジン３を始動する。エンジン始動タイミングのタイムチャートでは、時刻ｔ３でオンされたことが示される。なお、出力制御部５３が時刻ｔ３でエンジン３を始動する理由は、時刻ｔ３以降で一点鎖線Ｔｑ３がさらに低下すると、出力制御部５３は、ドライバの要求駆動力を満足させつつ、エンジン３を始動できなくなるためである。

　そこで、出力制御部５３は、エンジン３を始動する際、モータ最大出力をクランキング時定格出力にし、エンジン始動した後の時刻ｔ４で第１定格出力に戻す（図８のＳ２８）。以降はＨＥＶ走行を行うことにより、インバータ１０の温度上昇を防ぐことができる。

　図８と図９では、ハイブリッド車両１００がＥＶモードで走行中であることを前提としたモータ出力の増加について述べたが、ＨＥＶモードで走行中であっても同様に適用することが可能である。ハイブリッド車両１００がＨＥＶモードで走行中である場合に、出力制御部５３がモータとエンジン３の出力配分を決定する際、例えば、エンジン３がある最適燃費運転点で動作し、かつモータも最大出力付近で動作している状態で、ドライバの駆動力が増えたとする。この際、出力制御部５３は、モータを第２定格出力とすることで増加駆動力を賄える場合には、エンジン３の出力配分はそのままとして、モータの出力を増大させることで対応してもよい。

＜バッテリの異常に応じたフェールセーフ制御の例＞
　上述したように本実施の形態に係る統合コントローラ２０は、バッテリ１９に異常が発生すると、モータの出力を第３定格出力に下げた上で、フェールセーフ制御を行う。そこで、バッテリ１９の異常に関わるフェールセーフ制御の例について以下に説明する。
　図１０は、バッテリ１９に異常が発生したときの様子を示すフローチャートである。適宜、図２のバッテリ１９の構造例を参照して説明する。

　始めに、バッテリ１９に過電流が供給され、バッテリ１９が、過電流又は過充電の状態になると（Ｓ３１）、セル４１の内圧が上昇する。この際、セル４１内では、内部抵抗増加に伴いジュール熱が増加すると共に、電解液の分解反応や発熱反応が開始され、Ｈ_２ＯやＣＯ_２が発生する。

　セル４１の内圧が規定圧力よりも上昇すると、ベント４２が開く（Ｓ３２）。ベント４２が開くと、セル４１内の電解液がガス状に漏れたり、セル４１内の可逆的反応で発生したＣＯ_２以外のガス（ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート等）やＨ_２Ｏが噴き出したりする。このような異常は、異常判定部５２により第１の異常と判定される。

　その後、バッテリ１９の過充電が続くと、バッテリ１９全体の温度が上昇する（Ｓ３３）。この際、各セル４１内では、上昇したジュール熱、分解反応熱により電極が分解し、さらに熱による反応速度の上昇が開始される。このため、バッテリ１９の温度が上昇するとセル４１内の不可逆的反応で発生したＣＯ_２がベント４２から噴き出す。また、温度上昇によりセル４１内の電解液の沸点を超えると、ベント４２からは、さらにガスや電解液が漏れる。このような異常は、異常判定部５２により第２の異常と判定される。

　この結果、セル４１における不可逆反応速度が上昇する（Ｓ３４）。この際、セル４１内では、過剰な反応が起きるので、バッテリ１９が発熱したり、バッテリ１９の機能低下（電圧低下等）が生じたりする。そこで、フェールセーフ制御部５４は、バッテリ１９の異常に応じたフェールセーフ制御を行う。

　図１１は、ガスセンサ４６の構成例を示す図である。
　熱式空気センサであるガスセンサ４６は、シリコン基板６１、ダイアフラム６２及びヒータ６３を備える。

　シリコン基板６１は、ガスセンサ４６の下部に設けられる。シリコン基板６１の上部には、薄膜部であるダイアフラム６２が形成される。そして、ダイアフラム６２の中心付近には、異常判定部５２がバッテリ１９からガスセンサ４６に供給する電力により所定の温度で加熱制御される発熱体（ヒータ６３）が設けられる。発熱体（ヒータ６３）は、所定時間毎に第１の温度（ヒータ温度Ｔｈ１）又は第２の温度（ヒータ温度Ｔｈ２）に切り替えて発熱する。ヒータ６３には、不図示の検知素子が設けられている。検知素子は、ヒータ６３によって熱せられた検知素子にガスが接触することで変化する抵抗値の変化の様子からガス濃度を検出する。

　このため、ガスセンサ４６は、ガスセンサ４６が設置される環境の湿度により変化する空気の熱伝導率により検出したヒータ６３の放熱量の変化に基づいて、ガスの種類を特定する。例えば、バッテリ１９の設置環境における湿度（以下、「環境湿度」と呼ぶ）が低湿であれば、図中に実線の矢印６４で示すようにヒータ６３の放熱量は少ない。しかし、環境湿度が高湿であれば、図中に破線の矢印６５で示すようにヒータ６３の放熱量が増加する。そこで、ガスセンサ４６は、ヒータ６３の消費電力に基づいて、空気の湿度で変わる放熱量の変化を検出する。この原理を応用することで、空気中に水分以外のガスが含まれる場合に、ガスセンサ４６は、放熱量の変化の様子、すなわち後述する図１２に示すガスの熱伝導率の違いに基づいて空気中に含まれるガスの種類を特定することが可能となる。本実施の形態に係るガスセンサ４６は、ＣＯ_２及びＣＯ_２以外のガスの熱伝導率を算出し、熱伝導率に基づいて、ＣＯ_２を検出し、かつ、ＣＯ_２以外のガスが、ジメチルカーボネート又はジエチルカーボネートであることを検出することが可能である。

　ここで、空気の特性と、バッテリ１９（セル４１）で発生しうるガスの特性について説明する。
　図１２は、空気と、セル４１から発生するＣＯ_２及びジメチルカーボネート（ＤＭＣ：Dimethyl carbonate）の温度と熱伝導率の変化の様子を示すグラフである。このグラフの横軸は温度（℃）、縦軸は熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）を表す。

　空気の平均分子量は、２８．８であり、ＣＯ_２の分子量は４４、ジメチルカーボネートの分子量は９０である。ＣＯ_２は、セル４１内で不可逆的反応により発生するガスの一例である。また、ジメチルカーボネートは、リチウムイオン二次電池の電解液等に用いられる有機化合物であり、セル４１に封入される電解液が可逆的反応により分解して発生するガスの一例である。空気、ＣＯ_２、ジメチルカーボネートの熱伝導率はいずれも異なり、空気、ＣＯ_２、ジメチルカーボネートの順に低い熱伝導率であることが分かる。そして、空気、ＣＯ_２、ジメチルカーボネートのいずれも温度が上昇するにつれて熱伝導率が高くなる。

　なお、バッテリ１９の電解液が分解して発生するガスには、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ:Diethyl carbonate）も含まれる。ジエチルカーボネートの分子量は、１１８である。なお、ジエチルカーボネートの温度の熱伝導率の変化の様子は、ジメチルカーボネートと同様であるため図１２への記載を省略する。ただし、ジエチルカーボネートの温度に対する熱伝導率の変化の様子を示すグラフは、ジメチルカーボネートのグラフとは識別可能に異なる。

　図１３は、ヒータ温度と熱伝導率との関係を示す図である。ここでは、ヒータ６３のヒータ温度と、ガスの熱伝導率との関係について説明する。

　図１３の上側に示すグラフ（１）の横軸はヒータ温度、縦軸は空気の熱伝導率λを表す。なお、Δλは、熱伝導率の感度を表す。図中の実線Ｌ１１は、ヒータ温度に対して空気の湿度を一定とした場合の空気の熱伝導率の変化の様子を表し、破線Ｌ１２は、同じくヒータ温度に対してＣＯ_２濃度を一定とした場合のＣＯ_２を含む空気の熱伝導率の変化の様子を表す。このグラフより、ヒータ温度が環境温度範囲（－４０℃～１２０℃）を超えて上昇するにつれて、空気の熱伝導率も上がることが示される。

　ガスセンサ４６として用いられる熱式空気センサは、発熱体（例えば、ヒータ６３）の放熱量の変化に基づいて空気のＣＯ_２濃度を測定することが可能である。そこで、ガスセンサ４６は、ヒータ６３を加熱する際、ヒータ６３の温度をＴｈ１（＝３５０℃）と、Ｔｈ１より高いＴｈ２（＝４５０℃）とに交互に切り替える。そして、ガスセンサ４６は、第１の温度（ヒータ温度Ｔｈ１）で発熱体（ヒータ６３）が放熱する放熱量を表す第１の信号を用いて、第２の温度（ヒータ温度Ｔｈ２）で発熱体（ヒータ６３）が放熱する放熱量を表す第２の信号を補正することで特定のガスの濃度を測定する。例えば、ガスセンサ４６は、ヒータ温度Ｔｈ１におけるヒータ６３の放熱量に基づいて発生する第１の信号から空気の湿度を測定する。その後、ガスセンサ４６は、ヒータ温度Ｔｈ２におけるヒータ６３の放熱量に基づいて発生する第２の信号を、先ほど得た第１の信号で補正することにより、空気のＣＯ_２濃度を測定することが可能となる。

　図１３の下側に示すグラフ（２）は、１００ミリ秒ごとにヒータ温度がＴｈ１、Ｔｈ２で切り替わる様子が示されており、このグラフの横軸は時間、縦軸はヒータ温度を表す。
異常判定部５２は、ヒータ６３に所定の電力を供給することで、ヒータ温度をＴｈ１、Ｔｈ２で切り替える。このグラフより、ガスセンサ４６が、切り替えたヒータ温度ごとに空気の湿度を測定し、さらに空気のＣＯ_２濃度の測定及び補正を行うことが示される。

　ガスセンサ４６は、上述したヒータ温度の切り替えと、空気のＣＯ_２濃度の測定と同様の手順により、ＣＯ_２以外の他のガスの濃度を測定及び補正することも可能である。ＣＯ_２以外の他のガスの一例として、化学電池の可逆的反応で発生するジメチルカーボネートやジエチルカーボネートがある。これらのガスにおいても、ヒータ温度に対する熱伝導率の関係が定まる。そして、異常判定部５２は、ガスセンサ４６から出力されるガス検出情報に基づいて、バッテリ１９で発生したガスの種類を特定し、バッテリ１９の第１の異常又は第２の異常の発生有無を判定することが可能となる。

　次に、第３定格出力の算出方法について説明する。
　上述した図５と図６に示したように、第２定格出力を算出する処理では、インバータ１０の温度に限定したものとして記載した。しかし、モータ温度やバッテリ温度等モータの出力を制限するほかの要因にも関しても同様にそれぞれ第２定格出力を算出し、それらの最小値を最終的な第２定格出力とするのが現実的である。しかし、異常判定部５２が、バッテリ１９の異常（第１の異常及び第２の異常）を検知すると、バッテリ１９の異常時に始動することになるため、出力制御部５３は、バッテリ１９から供給される電力で駆動するモータの出力を第３定格出力に制限する。

　図１４は、出力制御部５３が第３定格出力を設定する様子を示すグラフである。このグラフの横軸はモータ回転数、縦軸はモータ出力（軸トルク）を表す。

　バッテリ１９が正常であれば、上述した図７に示したようにモータ出力が第１定格出力又は第２定格出力で制御される。図１４では、第１定格出力を曲線Ｌ１、第２定格出力を曲線Ｌ２で表し、曲線Ｌ１，Ｌ２を重ねて１本の曲線で示す。

　異常判定部５２が、バッテリ１９を第１の異常と判定した場合、出力制御部５３がモータ出力を第３定格出力に制限する。上述したように第３定格出力は、第１定格出力、第２定格出力のいずれよりも低い値である。図１４では、第３定格出力の変化が曲線Ｌ３で表される。モータ出力が第３定格出力に制限されると、フェールセーフ制御部５４により第１のフェールセーフ制御が行われる。フェールセーフ制御部５４は、第１のフェールセーフ制御として、例えば、ＥＶモードが設定されているハイブリッド車両１００では、上限速度を下げたり、車速を下げたりする制御を行う。

　また、異常判定部５２が、バッテリ１９を第２の異常と判定した場合にも、出力制御部５３がモータ出力を第３定格出力よりも低くなるように制限する。モータ出力が第３定格出力より低くなるように制限されると、フェールセーフ制御部５４により第２のフェールセーフ制御が行われる。フェールセーフ制御部５４は、第２のフェールセーフ制御として、例えば、ハイブリッド車両１００を停止する制御を行う。

　次に、統合コントローラ２０の動作例について、図１５～図２０を参照して説明する。
　図１５は、第１の異常が発生した時の統合コントローラ２０の動作例を示すフローチャートである。

　始めに、異常判定部５２は、バッテリ１９の異常を検出する処理を実行する（Ｓ４１）。次に、異常判定部５２は、バッテリ１９に発生した異常として第１の異常を検出したか否かを判定する（Ｓ４２）。異常判定部５２が第１の異常を検出していないと判定すると、本処理を終了する（Ｓ４２のＮＯ）。

　一方、異常判定部５２が第１の異常を検出したと判定すると（Ｓ４２のＹＥＳ）、出力制御部５３が第３定格出力に制限した後、フェールセーフ制御部５４が、第１のフェールセーフ制御を起動して（Ｓ４３）、本処理を終了する。第１のフェールセーフ制御では、例えば、ハイブリッド車両１００の上限車速を下げる制御が行われる。

　このようにフェールセーフ制御部（フェールセーフ制御部５４）は、第１のフェールセーフ制御として、車両（ハイブリッド車両１００）の車速を第１のフェールセーフ用に設定された車速値以下となるように制御し、又は車両（ハイブリッド車両１００）の車速を車両（ハイブリッド車両１００）が退避可能な時間内に停止可能な車速値以下となるように制御する。また、フェールセーフ制御部（フェールセーフ制御部５４）は、第１のフェールセーフ制御として、化学電池（セル４１）に流れる電流が、第１のフェールセーフ用に設定された設定電流値以下となるように制御することができる。また、フェールセーフ制御部（フェールセーフ制御部５４）は、第１のフェールセーフ制御として、バッテリ（バッテリ１９）への通電を遮断し、車両（ハイブリッド車両１００）が備える内燃機関の出力のみを用いて車両（ハイブリッド車両１００）を駆動するように制御することもできる。

　図１６は、第２の異常が発生した時の統合コントローラ２０の動作例を示すフローチャートである。

　始めに、異常判定部５２は、バッテリ１９の異常を検出する処理を実行する（Ｓ５１）。次に、異常判定部５２は、バッテリ１９に発生した異常として第２の異常を検出したか否かを判定する（Ｓ５２）。異常判定部５２が第２の異常を検出していないと判定すると、本処理を終了する（Ｓ５２のＮＯ）。

　一方、異常判定部５２が第２の異常を検出したと判定すると（Ｓ５２のＹＥＳ）、出力制御部５３が第３定格出力に制限した後、フェールセーフ制御部５４は、第２のフェールセーフ制御を起動して（Ｓ５３）、本処理を終了する。第２のフェールセーフ制御では、例えば、ハイブリッド車両１００の車速をさらに下げ、ハイブリッド車両１００を停止させる等の縮退運転の制御が行われる。

　このようにフェールセーフ制御部（フェールセーフ制御部５４）は、第２のフェールセーフ制御として、車両（ハイブリッド車両１００）の車速が第１のフェールセーフ用に設定された車速より低い車速以下となるように制御する。そして、フェールセーフ制御部（フェールセーフ制御部５４）は、第２のフェールセーフ制御として、車両（ハイブリッド車両１００）を停止させるように制御することもできる。

　次に、異常判定部５２の詳細な処理の例について説明する。
　図１７は、異常判定部５２が第１及び第２のガス濃度に基づいて、バッテリ１９の異常を判定する処理の例を示すフローチャートである。

　始めに、異常判定部５２は、ガスセンサ４６から出力されたガス検出情報を取り込む（Ｓ６１）。次に、異常判定部５２は、ガス検出情報から求めた第１ガス濃度が、第１ガス閾値より高いか否かを判定する（Ｓ６２）。第１ガス濃度が、第１ガス閾値以下であれば（Ｓ６２のＮＯ）、ステップＳ６４に移行する。

　一方、第１ガス濃度が、第１ガス閾値より高ければ（Ｓ６２のＹＥＳ）、異常判定部５２は、第１の異常であると判定する（Ｓ６３）。このように異常判定部（異常判定部５２）は、ガスセンサ４６が検出したＣＯ_２以外のガスとして、第１ガス閾値より高い濃度のジメチルカーボネートを検出した場合に、第１の異常と判定する。また、異常判定部（異常判定部５２）は、ガスセンサ４６が検出したＣＯ_２以外のガスとして、第１ガス閾値より高い濃度のジエチルカーボネートを検出した場合に、第１の異常と判定する。

　次に、異常判定部５２は、ガス検出情報から求めた第２ガス濃度が、第２ガス閾値より高いか否かを判定する（Ｓ６４）。第２ガス濃度が、第２ガス閾値以下であれば（Ｓ６４のＮＯ）、本処理を終了する。

　一方、第２ガス濃度が、第２ガス閾値より高ければ（Ｓ６４のＹＥＳ）、異常判定部５２は、第２の異常であると判定し（Ｓ６５）、本処理を終了する。このように異常判定部（異常判定部５２）は、ガスセンサ４６が検出したガスとして、第２ガス閾値より高い濃度のＣＯ_２を検出した場合に、第２の異常と判定する。

　図１８は、異常判定部５２が第１及び第２のガス濃度と、ケース圧とに基づいて、バッテリ１９の異常を判定する処理の例を示すフローチャートである。図１８のステップＳ７１～Ｓ７５の処理は、図１７のステップＳ６１～Ｓ６５の処理と同じであるため、詳細な説明を省略する。

　ステップＳ７５の後、異常判定部５２は、バッテリケース４０に設けた圧力センサ４７（図２を参照）の検出信号から求めたケース圧が、ケース圧閾値より高いか否かを判定する（Ｓ７６）。ケース圧が、ケース圧閾値未満であれば（Ｓ７６のＮＯ）、本処理を終了する。

　一方、ケース圧が、ケース圧閾値より高ければ（Ｓ７６のＹＥＳ）、異常判定部５２は、ケース圧の異常であると判定し（Ｓ７７）、本処理を終了する。なお、異常判定部５２は、ケース圧が第１圧力閾値を超えた場合に第１の異常状態と判定し、ケース圧が、第１圧力閾値より高い第２圧力閾値を超えた場合に第２の異常状態と判定することで、フェールセーフ制御部５４による、異常状態に応じたフェールセーフ制御に移行することもできる。

　図１９は、フェールセーフ制御部５４がフェールセーフ制御を切り替える処理の例を示すフローチャートである。このフローチャートでは、統合コントローラ２０が、バッテリ１９の異常に応じて、複数のフェールセーフ制御から適切なフェールセーフ制御を選択する処理の例が示される。

　始めに、統合コントローラ２０は、アクセル開度センサ１６が検出したアクセル開度を、ＣＶＴコントローラ２３を介して取得する（Ｓ８１）。そして、統合コントローラ２０は、ドライバの要求出力を、アクセル開度に基づいて算出する（Ｓ８２）。

　次に、異常判定部５２は、ガスセンサ４６から入力するガス検出情報に基づいて、バッテリ１９で発生しているガスに応じたバッテリ１９の状態を判定する（Ｓ８３）。バッテリ１９にガスが発生しておらず、異常判定部５２によりバッテリ１９が正常状態であると判定された場合、フェールセーフ制御部５４は、フェールセーフ制御を行わない。この場合、出力制御部５３が、行モード設定部５１に設定された走行モードに応じて、モータとエンジン１３に要求出力を分配する処理を行い（Ｓ８４）、本処理を終了する。

　ステップＳ８３において、異常判定部５２によりバッテリ１９が第１の異常であると判定された場合、出力制御部５３は、モータ出力を第３定格出力に制限する。そして、フェールセーフ制御部５４は、モータ出力を制限した分の出力をエンジン１３に分配する処理を行い（Ｓ８５）、速度制限等を含む第１のフェールセーフ制御を行って、本処理を終了する。

　ステップＳ８３において、異常判定部５２によりバッテリ１９が第２の異常であると判定された場合、出力制御部５３は、モータ出力を第３定格出力以下に制限する。そして、フェールセーフ制御部５４は、モータ出力を０とし、残りの出力（すなわち１００％の出力）をエンジン１３に分配する処理を行い（Ｓ８６）、ハイブリッド車両１００の停止等を含む第２のフェールセーフ制御が行って、本処理を終了する。

　図２０は、フェールセーフ制御部５４が、第１のフェールセーフ制御として速度制限をかける処理の例を示すフローチャートである。

　始めに、フェールセーフ制御部５４は、選択したフェールセーフ制御が、第１のフェールセーフ制御であるか否かを確認する（Ｓ９１）。選択したフェールセーフ制御が、第１のフェールセーフ制御でなければ（Ｓ９１のＮＯ）、本処理を終了する。

　一方、選択したフェールセーフ制御が、第１のフェールセーフ制御であれば（Ｓ９１のＹＥＳ）、フェールセーフ制御部５４は、速度制限をかけるフェールセーフ制御を実行する（Ｓ９２）。この制御により、バッテリ１９を使用するハイブリッド車両１００の車速が制限速度よりも上がらなくなるので、ドライバが車速上昇を要求したことによるバッテリ１９の過剰な電力消費を抑えることができる。

　以上説明した第１の実施の形態に係るハイブリッド車両１００で用いられるバッテリ１９は、高性能であるが、過電流、過放電、過充電等の異常の段階に応じて異なるバッテリ１９から内部のガスが漏れ出る。このため、異常判定部５２は、ガスセンサ４６が検出したガスの種類に応じてバッテリ１９の異常の違いを判定する。異常判定部５２が、正確、かつ適切なタイミングでバッテリ１９の異常を判定することで、フェールセーフ制御部５４が、異常に応じた機能縮退を伴う適切なフェールセーフ制御を実行できる。

　このように統合コントローラ２０は、バッテリ１９の異常の状態と、ハイブリッド車両１００の状態とを正確に判定することで適切なフェールセーフ制御を実行する。このため、統合コントローラ２０は、ハイブリッド車両１００の安全性を高めると共に、バッテリ１９の異常を誤診断する可能性を低下することができる。そして、統合コントローラ２０が適切なフェールセーフ制御を実行することで、バッテリ１９からの電解液漏れという外部異常に至るまでに、フェールセーフに必要な時間を確保できる。

　また、異常判定部５２が判定したバッテリ１９の異常が一過性の誤検知であっても、第１のフェールセーフ制御に移行するだけであり、直ちにハイブリッド車両１００が停車する等の過剰な機能縮退が発生しないので、ドライバの利便性低下を防ぐことができる。また、フェールセーフ制御部５４は、第１のフェールセーフ制御を経ることで、バッテリ１９の異常検出の第１段階としてバッテリ１９の診断性能を向上することができる。

　また、第２のフェールセーフ制御に移行し、縮退運転する場合には、第１のフェールセーフ制御により既に車速制限がかかった状態である。このため、第２のフェールセーフ制御が実行される際には、異常判定部５２がバッテリ１９の電解液の漏れを検出して、ハイブリッド車両１００が速やかに退避行動に移ることが可能であるため、ハイブリッド車両１００の乗客の退避も容易となる。

［第２の実施の形態］
　上述した第１の実施の形態に係るパラレル式のハイブリッド車両１００で行われるバッテリ１９の異常の判定、フェールセーフ制御の実行は、他の実施の形態に係るハイブリッド車両でも同様に行われる。ここで、シリーズ式のハイブリッド車両の構成例について図２１と図２２を参照して説明する。

　図２１は、本発明の第２の実施の形態に係るハイブリッド車両２００の概略構成図である。

　ハイブリッド車両２００は、内燃機関（エンジン１１３）を駆動源として備える。ハイブリッド車両２００には、ハイブリッド車両２００の現在位置を取得するナビゲーション装置１１１が設けられる。ナビゲーション装置１１１は、ハイブリッド車両２００の上空にある複数のＧＰＳ（Global Positioning System）衛星が衛星電波に載せて送信したＧＰＳ信号を受信して現在位置を測位し、ハイブリッド車両２００内の表示装置に表示された地図に現在位置を表示する。ナビゲーション装置１１１による現在位置の測位には、携帯電話端末の基地局やＷｉ－Ｆｉ（登録商標）のアクセスポイント等も併用されることがある。ナビゲーション装置１１１が測位したハイブリッド車両２００の現在位置の情報、及びハイブリッド車両２００が走行する周辺及び目的地までの経路を含む地図情報は、車両制御装置の一例として用いられる統合コントローラ１０１に出力される。

　ハイブリッド車両２００では、車両制御装置、すなわち統合コントローラ１０１（ＶＣＵ：Vehicle Control Unit）に各種センサ情報が集められ、モータや、ジェネレータ等の各種アクチュエータに要求信号が出力される。この統合コントローラ１０１は、上述した第１の実施の形態に係る統合コントローラ２０が備える走行モード設定部５１、異常判定部５２、出力制御部５３及びフェールセーフ制御部５４と同様の機能ブロックを備える。

　ハイブリッド車両２００のキャビン内には、アクセル開度センサ１０６及びブレーキスイッチ１０７が設けられる。アクセル開度センサ１０６は、アクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル開度を検出する。ブレーキスイッチ１０７は、ブレーキペダルが踏みこまれているか否かを検出する。

　エンジン１１３は、火花点火式燃焼を用いる自動車用の４気筒ガソリンエンジンであり、内燃機関の一例である。このエンジン１１３は、エンジン１１３を始動するためのスタータ１１２を備えている。エンジン１１３のクランク軸には、その回転角度を検出するためのクランク角センサ１１０が備えられ、クランク軸の他端は、ジェネレータ１１４に接続されている。

　ジェネレータ制御装置、すなわちＧＣＵ（Generator Control Unit）１０３は、インバータ１１５が所定電圧でバッテリ１１６を充電可能となるようにインバータ１１５を介してジェネレータ１１４の駆動を制御する。ジェネレータ１１４は、エンジン１１３により駆動されて発電し、インバータ１１５を介してバッテリ１１６を充電する。

　バッテリ制御装置、すなわちＢＣＵ（Battery Control Unit）１０４は、統合コントローラ１０１からのバッテリ要求出力に基づいてバッテリ１１６の充電及び放電を制御する。バッテリ１１６には、バッテリ１１６の内部電圧を計測するバッテリ電圧センサ１０９が設けられており、統合コントローラ１０１は、バッテリ１１６の電圧を常時確認する。
また、第２の実施形態に係るハイブリッド車両２００には、第１の実施の形態と同様のバッテリ１１６の制御システムと、図２に示したガスセンサ４６と同様のガスセンサ（不図示）がバッテリ１１６に設けられており、第１の実施の形態と同様にフェールセーフ制御を行う。このフェールセーフ制御においては、バッテリ１１６に内蔵されているリレーによる遮断回路を使っての駆動系用インバータ１１７、ジェネレータ用インバータ１１５への通電を制限したり、遮断したりすることでバッテリ１１６の状態の悪化が防がれる。

　モータ制御装置、すなわちＭＣＵ（Motor Control Unit）１０５は、統合コントローラ１０１からのモータ要求出力に基づいてインバータ１１７（及びモータ１１８）を制御する。インバータ１１７には、電気的に接続されたバッテリ１１６から電力が供給される。
そして、インバータ１１７は、バッテリ１１６から放電される直流電力を交流電力に変換し、モータ１１８に交流電力を供給する。モータ１１８は、減速ギア１１９を介して車輪１２０と接続されている。また、車輪１２０の駆動軸には、車速センサ１０８が備えられている。

　車速センサ１０８、バッテリ電圧センサ１０９及びクランク角センサ１１０から出力される各信号は、統合コントローラ１０１に送られる。また、アクセル開度センサ１０６及びブレーキスイッチ１０７から出力される各信号も統合コントローラ１０１に送られる。

　統合コントローラ１０１は、内燃機関（エンジン１１３）及び電動駆動部（モータ１１８）の少なくとも一方の出力によって走行する自動車（ハイブリッド車両２００）に搭載される。統合コントローラ１０１は、アクセル開度センサ１０６の出力信号に基づいてドライバの要求トルクを演算する。すなわち、アクセル開度センサ１０６は、エンジン１１３及びモータ１１８への要求トルクを検出する要求トルク検出センサとして用いられる。
また、統合コントローラ１０１は、ブレーキスイッチ１０７の出力信号に基づいてドライバの減速要求の有無を判断する。また、統合コントローラ１０１は、バッテリ電圧センサ１０９の出力信号に基づいてバッテリ１１６の残電力量を演算する。また、統合コントローラ１０１は、クランク角センサ１１０の出力信号に基づいてエンジン１１３の回転速度を演算する。そして、統合コントローラ１０１は、上記各種センサの出力から得られるドライバ要求、及びハイブリッド車両２００の運転状態に基づいてエンジン要求出力、モータ要求出力、バッテリ要求出力等の各装置の最適な動作量を演算する。

　統合コントローラ１０１で演算されたエンジン要求出力は、エンジン制御装置、すなわちＥＣＵ（Engine Control Unit）１０２に送られる。ＥＣＵ１０２は、統合コントローラ１０１からの要求出力に基づいてエンジン１１３を制御する。具体的には、ＥＣＵ１０２は、図示しない燃料噴射部、点火部、スロットルバルブに加えて、スタータ１１２の制御を実施する。また、統合コントローラ１０１で演算されたモータ要求出力は、ＭＣＵ１０５に送られる。また、統合コントローラ１０１で演算されたバッテリ要求出力は、ＢＣＵ１０４に送られる。

　次に、第１の実施の形態における統合コントローラ１０１の内部構成について説明する。
　図２２は、統合コントローラ１０１のハードウェア構成例を示すブロック図である。

　アクセル開度センサ１０６、ブレーキスイッチ１０７、車速センサ１０８、バッテリ電圧センサ１０９及びクランク角センサ１１０から出力された各出力信号は、統合コントローラ１０１の入力回路１０１ａに入力する。ただし、入力信号は、これらに限られるものではない。入力回路１０１ａに入力された各センサの入力信号は、入出力ポート１０１ｂ内の入力ポート（不図示）に送られる。入力ポートに送られた値は、ＲＡＭ１０１ｃに保管され、ＣＰＵ１０１ｅで演算処理される。演算処理内容を記述した制御プログラムは、ＲＯＭ１０１ｄに予め書き込まれている。

　制御プログラムに従って演算された制御対象（エンジン１１３、ジェネレータ１１４、バッテリ１１６、モータ１１８等）の作動量を示す値は、ＲＡＭ１０１ｃに保管された後、入出力ポート１０１ｂ内の出力ポート（不図示）に送られ、各出力部を経て各装置に送られる。ここでは、出力部として、エンジン制御出力部１０１ｆ、モータ制御出力部１０１ｇ、バッテリ制御出力部１０１ｈ、ジェネレータ制御出力部１０１ｉがある。これらの各出力部の回路は、ＥＣＵ１０２、ＭＣＵ１０５、ＢＣＵ１０４、ＧＣＵ１０３に接続されている。図２２では、統合コントローラ１０１に対し、制御対象の制御装置（ＥＣＵ１０２、ＭＣＵ１０５、ＢＣＵ１０４及びＧＣＵ１０３）を別に設けたが、この形態に限定されるものではなく、各装置の制御装置に該当する機能部を統合コントローラ１０１内に備えてもよい。

　以上説明した第２の実施の形態に係る統合コントローラ１０１においても、図３に示した走行モード設定部５１、異常判定部５２、出力制御部５３及びフェールセーフ制御部５４を備える構成とすることで、バッテリ１１６に発生した異常に応じたフェールセーフ制御を実行することができる。このため、ハイブリッド車両２００の安全性を高めると共に、バッテリ１１６の異常を誤診断する可能性を低めることができる。そして、適切なフェールセーフ制御が実行されることで、ドライバの利便性低下を防止することができる。

［変形例］
　なお、上述した第１の実施の形態に係るバッテリ１９、第２の実施の形態に係るバッテリ１１６は、化学電池の一例としてのリチウムイオン電池を用いた場合について説明した。しかし、他の形態の化学電池として、例えば、半固体リチウム電池等の半固体電池が用いられてもよい。

　また、ガスセンサ４６は、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ:Ethyl methyl carbonate）や、リチウムイオン電池に含有される六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６:Lithium Hexafluorophosphate）が分解して発生するフッ化水素（ＨＦ）を検出可能に構成してもよい。

　また、上述した各実施の形態では、ガスセンサ４６が熱伝導率を算出し、セル４１から発生したガスの種類を特定するものとしたが、ガスセンサ４６は、ガスの種類に応じた異なる信号を異常判定部５２に出力してもよい。そして、異常判定部５２が、ガスセンサ４６から入力する信号に基づいて、熱伝導率を算出し、ガスの種類を特定するようにしてもよい。

　また、本発明は上述した各実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
　例えば、上述した各実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ここで説明した実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることは可能であり、さらにはある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

　３…エンジン、４…モータ／ジェネレータ、１９…バッテリ、２０…統合コントローラ、４０…バッテリケース、４１…セル、４５…ガスダクト、４６…ガスセンサ、５１…走行モード設定部、５２…異常判定部、５３…出力制御部、５４…フェールセーフ制御部、１００…ハイブリッド車両

Claims

　電解液が封入された化学電池と、前記化学電池を覆うケースと、前記ケースに設けられ、前記化学電池から発生するガスを検出するガス検出部と、を含んで構成されるバッテリが搭載された車両を制御する車両制御装置であって、
　前記ガス検出部が検出した、前記化学電池の可逆的反応で発生するガスの組成に基づいて前記化学電池の第１の異常を判定し、前記化学電池の不可逆的反応で発生するガスの組成に基づいて前記化学電池の第２の異常を判定する異常判定部を備える
　車両制御装置。
　前記異常判定部は、前記化学電池の可逆的反応で発生するガスの組成がＣＯ_２以外である場合に前記第１の異常と判定し、前記化学電池の不可逆的反応で発生するガスの組成がＣＯ_２である場合に前記第２の異常と判定する
　請求項１に記載の車両制御装置。
　前記異常判定部が判定した前記第１の異常に応じて車両を安全に制御可能に前記車両の機能を縮退する第１のフェールセーフ制御を行い、前記第２の異常に応じて前記車両の機能を前記第１のフェールセーフ制御よりもさらに前記車両を安全に制御可能に前記車両の機能を縮退する第２のフェールセーフ制御を行うフェールセーフ制御部を備える
　請求項２に記載の車両制御装置。
　前記フェールセーフ制御部は、前記第１のフェールセーフ制御として、前記車両の車速を第１のフェールセーフ用に設定された車速値以下となるように制御し、又は前記車両の車速を前記車両が退避可能な時間内に停止可能な車速値以下となるように制御する
　請求項３に記載の車両制御装置。
　前記フェールセーフ制御部は、前記第１のフェールセーフ制御として、前記化学電池に流れる電流が、前記第１のフェールセーフ用に設定された設定電流値以下となるように制御する
　請求項４に記載の車両制御装置。
　前記フェールセーフ制御部は、前記第１のフェールセーフ制御として、前記バッテリへの通電を遮断し、前記車両が備える内燃機関の出力のみを用いて前記車両を駆動するように制御する
　請求項４に記載の車両制御装置。
　前記フェールセーフ制御部は、前記第２のフェールセーフ制御として、前記車両の車速が第１のフェールセーフ用に設定された車速より低い車速以下となるように制御する
　請求項３に記載の車両制御装置。
　前記フェールセーフ制御部は、前記第２のフェールセーフ制御として、前記車両を停止させるように制御する
　請求項７に記載の車両制御装置。
　前記バッテリは、前記ケース内に設けられ、前記ケース内の圧力を検出する圧力検出部を含んで構成され、
　前記異常判定部は、前記ガス検出部が検出した、前記化学電池の可逆的反応で発生するガスの組成に加えて、前記圧力検出部が検出した、前記ケース内の圧力上昇に基づいて前記化学電池の前記第１の異常及び前記第２の異常を判定する
　請求項１に記載の車両制御装置。
　前記ガス検出部は、前記ケース内に滞留する前記ＣＯ_２以外のガスと共に、前記電解液から発生する前記ＣＯ_２を検出するガスセンサであり、
　前記異常判定部は、前記ガスセンサが検出した前記ＣＯ_２以外のガス、及び前記ＣＯ_２に基づいて、前記化学電池の前記第１の異常及び前記第２の異常を判定する
　請求項２に記載の車両制御装置。
　前記ガスセンサは、単一である
　請求項１０に記載の車両制御装置。
　前記異常判定部は、前記ガスセンサが検出した前記ＣＯ_２以外のガスとして、第１ガス閾値より高い濃度のジメチルカーボネートを検出した場合に、前記第１の異常と判定し、第２ガス閾値より高い濃度の前記ＣＯ_２を検出した場合に、前記第２の異常と判定する
　請求項１０に記載の車両制御装置。
　前記異常判定部は、前記ガスセンサが検出した前記ＣＯ_２以外のガスとして、第１ガス閾値より高い濃度のジエチルカーボネートを検出した場合に、前記第１の異常と判定し、第２ガス閾値より高い濃度の前記ＣＯ_２を検出した場合に、前記第２の異常と判定する
　請求項１０に記載の車両制御装置。
　前記ガスセンサは、前記ＣＯ_２及び前記ＣＯ_２以外のガスの熱伝導率を算出し、前記熱伝導率に基づいて、前記ＣＯ_２を検出し、かつ、前記ＣＯ_２以外のガスが、ジメチルカーボネート又はジエチルカーボネートであることを検出する
　請求項１０に記載の車両制御装置。
　前記ガスセンサは、所定時間毎に第１の温度又は第２の温度に切り替えて発熱する発熱体を有し、
　第１の温度で前記発熱体が放熱する放熱量を表す第１の信号を用いて、第２の温度で前記発熱体が放熱する放熱量を表す第２の信号を補正することで特定のガスの濃度を測定する
　請求項１０に記載の車両制御装置。