JP2024098876A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの自動停止および再始動を適切に実行することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンと、前記エンジンのクランクシャフトに連結し、前記エンジンの出力トルクにより駆動されて発電可能なモータと、前記モータに対して電力の授受が可能なバッテリーと、を備え、前記エンジンの自動停止および再始動を行うハイブリッド車両の制御装置において、前記自動停止を行う際に、前記モータを回生させて前記クランクシャフトに制動トルクを付加し、前記クランクシャフトを所定の目標停止位置で停止させるエンジン停止位置制御を実行するとともに、前記バッテリーの充電に許容される電力として充電許容電力を取得し、前記充電許容電力が所定の基準電力量よりも小さい場合に、前記自動停止の実行を禁止する（ステップＳ４）。
【選択図】図３

Description

この発明は、駆動力源としてエンジン（内燃機関）およびモータを搭載したハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

特許文献１には、エンジンを停止する際に、バッテリーの状態にかかわらず、予め定めた目標停止範囲内にクランクシャフトが停止するように制御することを目的としたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。この特許文献１に記載されたハイブリッド車両の制御装置は、エンジンの運転を停止する際に、バッテリーの残容量（ＳＯＣ）が判定閾値以上である場合には、クランクシャフトの停止位置が目標停止範囲内に入るように、モータを制御する。バッテリーのＳＯＣが判定閾値未満である場合には、クランクシャフトの停止位置が目標停止範囲内に入るように、エンジンの動弁機構を制御する。

なお、特許文献２には、バッテリーの残量を適切に維持しながら、エンジンの再始動性能を向上させることを目的とした車両の制御装置が記載されている。この特許文献２に記載された車両の制御装置は、エンジンの自動停止条件が成立して燃料供給を停止した場合、所定時間にわたり再始動モータを作動状態にして、エンジンのクランクシャフトを駆動する。そして、所定時間の経過後に、エンジンの膨張行程気筒におけるエンジン停止時のピストンの位置が予め設定された停止位置となるように、再始動モータを、作動状態、ニュートラル状態、または、発電状態のいずれかに切り換えて、クランクシャフトに対する駆動力または負荷（抵抗）を調整する。バッテリーの残量が下限値よりも少ない場合は、再始動モータをニュートラル状態または発電状態の何れかに切り換え、出力軸に対する負荷のみを調整して、ピストンの停止位置を調整する。一方、バッテリーの残量が上限値よりも多い場合には、再始動モータを作動状態にして、クランクシャフトを駆動する所定時間を延長する。

また、特許文献３には、始動用モータの出力が低下している場合であってもエンジン再始動を行うことを目的としたエンジン駆動装置が記載されている。この特許文献３に記載されたエンジン駆動装置は、複数のシリンダのうちいずれか１つのシリンダが圧縮行程となるときに他の１つのシリンダが膨張行程となる構成のエンジンを対象にして、エンジンの再始動前に、膨張行程にあるシリンダの排気バルブが開く位置まで、始動用モータによってクランクシャフトにトルクを加える再始動前制御を実行する。具体的には、特許文献３に記載されたエンジン駆動装置は、始動用モータの温度、および、バッテリーの劣化度を検出し、それら温度および劣化度が第１範囲にある場合に、再始動前制御を実行し、上記の温度および劣化度が第１範囲よりも小さい第２範囲にある場合には、再始動前制御を実行しない。更に、上記の温度および劣化度が第１範囲よりも大きい第３範囲にある場合には、エンジンのアイドリングストップを実行せず、かつ、再始動前制御も実行しない。

特開２０１２－１２６２６９号公報 特開２００６－１７００６８号公報 特開２０２０－２００７９８号公報

上記の特許文献１に記載されたハイブリッド車両の制御装置では、ハイブリッド車両におけるエンジンの自動停止および再始動が行われる。エンジンを自動停止する際にモータを力行して、クランクシャフトを目標停止範囲内に停止させる（すなわち、エンジン停止位置制御を実行する）ことにより、エンジンを再始動する際のトルクや振動を低減し、始動性の向上を図っている。但し、モータを力行してクランクシャフトの回転位置を調整しているので、エンジンを停止する際の停止時間を短縮することはできない。それに対して、エンジン停止位置制御を実行する際にモータを回生して、クランクシャフトの回転を制動することにより、速やかにかつ精度よくエンジンを停止させることができる。図１のタイムチャートに示すように、モータを回生してエンジンを停止させる場合（破線）は、モータの制御を入れずに成り行きでエンジンが停止する場合やモータを力行してエンジンを停止させる場合（実線）と比較して、停止時間を短縮することができる。また、停止時間が短縮されることにより、共振が発生しやすい回転数域（または、周波数域）を速やかに通過させてエンジンの回転数Ｎｅを低下させることができる。そのため、エンジンが停止する際の共振の発生を抑制し、スムーズにエンジンを停止させることができる。

しかしながら、モータと電力をやり取りするバッテリーの状態によっては、モータを回生することができず、上記のようなエンジン停止位置制御を適切に実行することができない場合がある。例えば、直前までの走行でモータの回生状態が続き、バッテリーの充電許容電力（充電可能残量）に余裕がない場合は、モータを回生してエンジンを停止させることができない。そのため、図１のタイムチャートに矢印で示すように、結局、エンジンの停止時間を短縮することができなくなってしまう。そして、モータの回生トルクでクランクシャフトの回転位置を調整できないので、エンジンを自動停止する際に、エンジン停止位置制御を実行することができず、クランクシャフトを目標停止範囲内に精度よく停止させることができなくなってしまう。その結果、エンジンを再始動する際の始動性が低下してしまう。

この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、エンジンのクランクシャフトに連結するモータの回生トルクでエンジン停止位置制御を実行するハイブリッド車両を対象にして、エンジンの自動停止および再始動を適切に実行することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンと、前記エンジンのクランクシャフトに動力伝達可能に連結し、前記エンジンの出力トルクにより駆動されて発電可能なモータと、前記モータに対して電力の授受が可能なバッテリーと、を備え、前記エンジンの自動停止および再始動を行うハイブリッド車両の制御装置であって、前記エンジンおよび前記モータを制御するとともに、前記自動停止を行う際に、前記モータを回生させて前記クランクシャフトに制動トルクを付加し、前記クランクシャフトを予め定めた目標停止位置で停止させるエンジン停止位置制御を実行するコントローラを備え、前記コントローラは、前記バッテリーの充電に許容される電力として充電許容電力を取得し、前記充電許容電力が予め定めた基準電力量よりも小さい場合に、前記自動停止の実行を禁止することを特徴とするものである。

また、この発明における前記コントローラは、前記自動停止の実行を禁止するのに先立って、予め、前記自動停止の実行を禁止する時間間隔を設定するように構成してもよい。

一方、この発明は、エンジンと、前記エンジンのクランクシャフトに動力伝達可能に連結し、前記エンジンの出力トルクにより駆動されて発電可能なモータと、前記モータに対して電力の授受が可能なバッテリーと、を備え、前記エンジンの自動停止および再始動を行うハイブリッド車両の制御装置であって、前記エンジンおよび前記モータを制御するとともに、前記自動停止を行う際に、前記モータを回生させて前記クランクシャフトに制動トルクを付加し、前記クランクシャフトを予め定めた目標停止位置で停止させるエンジン停止位置制御を実行するコントローラを備え、前記コントローラは、前記バッテリーの電流値に基づいて、前記バッテリーの劣化状態を定量的に推定した電池ダメージを算出し、前記電池ダメージが予め定めた基準ダメージ量よりも大きい場合に、前記自動停止の実行を禁止することを特徴とするものであってもよい。

また、この発明における前記コントローラは、前記自動停止の実行を禁止するのに先立って、予め、前記電池ダメージに基づいて、前記自動停止の実行を禁止する時間間隔を設定するように構成してもよい。

更に、この発明は、エンジンと、前記エンジンのクランクシャフトに連結し、前記エンジンの出力トルクにより駆動されて発電可能なモータと、前記モータに対して電力の授受が可能なバッテリーと、を備え、前記エンジンの自動停止および再始動を行うハイブリッド車両の制御装置であって、前記エンジンおよび前記モータを制御するとともに、前記自動停止を行う際に、前記モータを回生させて前記クランクシャフトに制動トルクを付加し、前記クランクシャフトを所定の目標停止位置で停止させるエンジン停止位置制御を実行するコントローラを備え、前記コントローラは、前記バッテリーの電流値に基づいて、前記バッテリーの劣化状態を定量的に推定した電池ダメージを算出し、前記自動停止を実行するのに先立って、予め、前記電池ダメージに基づいて、前記自動停止の実行を禁止する時間間隔を設定することを特徴とするものであってもよい。

そして、この発明における前記コントローラは、前記電池ダメージが大きいほど前記時間間隔を長くするように構成してもよい。

この発明で制御の対象にするハイブリッド車両は、駆動力源として、エンジンおよびモータを備えている。また、モータに対して電力の授受を行う、すなわち、モータに電力を供給するとともに、モータが発電した回生電力で充電される（蓄電する）バッテリーを備えている。モータは、エンジンのクランクシャフトに動力伝達可能に連結されており、エンジンの出力トルクにより駆動されて発電する。言い換えると、モータは、エンジンの出力トルクを受けて回生される際に、回生トルク（制動トルク）をクランクシャフトに付加し、クランクシャフトの回転を制動する。そして、この発明のハイブリッド車両の制御装置は、例えば、アイドリングストップや走行モードの切り替えの際に、エンジンの自動停止および再始動を行う。エンジンを自動停止する際には、エンジン停止位置制御を実行する。エンジン停止位置制御は、モータの回生トルクでエンジンのクランクシャフトを制動し、クランクシャフトの回転位置が所定の目標停止位置範囲内に収まるように、クランクシャフトの回転を止めて、エンジンの運転を停止させる。それにより、速やかに、かつ、スムーズにエンジンの自動停止を行うことができる。また、エンジンの再始動時の始動性を向上させることができる。

更に、この発明のハイブリッド車両の制御装置は、バッテリーの充電許容電力（入力制限）が、バッテリーの入力制限の下限を設定した基準電力量よりも小さい場合に、エンジンの自動停止の実行を禁止する。バッテリーの充電許容電力が小さく、モータの回生電力を充電できない状態では、モータの回生トルクによるエンジン停止位置制御を実行することができない。仮に、そのような状態でエンジンの自動停止が行われると、クランクシャフトを目標停止位置範囲内に確実に停止させることができなくなり、その後の再始動が適切に実行できなくなってしまう可能性がある。そこで、この発明のハイブリッド車両の制御装置では、バッテリーの充電許容電力が小さく、モータの回生トルクによるエンジン停止位置制御を実行できない場合には、エンジンの自動停止の実行が禁止される。そのため、エンジン停止位置制御に失敗してしまうことを回避できる。

また、この発明のハイブリッド車両の制御装置は、上記のようにエンジンの自動停止の実行を禁止する際には、そのエンジンの自動停止の実行を禁止することに先立って、予め、エンジンの自動停止の実行が禁止される時間間隔が設定されている。言い換えると、エンジンの自動停止が実行可能になるインターバル時間が予め設定されている。そのため、バッテリーの充電許容電力を基に、エンジンの自動停止の実行を禁止することと合わせて、その自動停止の実行を禁止する時間間隔が予め設定されていることにより、エンジンの自動停止が長期間にわたって禁止されてしまうことを回避できる。

一方、この発明のハイブリッド車両の制御装置は、バッテリーの電池ダメージが、基準ダメージ量よりも大きい場合に、エンジンの自動停止の実行を禁止する。電池ダメージは、バッテリーの電流値を基にバッテリーの劣化状態を定量的に推定した指標である。この電池ダメージが大きくバッテリーの劣化が進行した状態では、バッテリーの充電許容電力が小さくなり、モータの回生電力をバッテリーで充電できない場合がある。仮に、そのような状態でエンジンの自動停止が行われると、クランクシャフトを目標停止位置範囲内に確実に停止させることができなくなり、その後の再始動が適切に実行できなくなってしまう可能性がある。そこで、この発明のハイブリッド車両の制御装置では、バッテリーの電池ダメージが大きく、モータの回生トルクによるエンジン停止位置制御を実行できない可能性のある場合には、エンジンの自動停止の実行が禁止される。そのため、エンジン停止位置制御に失敗してしまうことを回避できる。

また、この発明のハイブリッド車両の制御装置は、上記のようにエンジンの自動停止の実行を禁止する際には、そのエンジンの自動停止の実行を禁止することに先立って、予め、エンジンの自動停止の実行が禁止される時間間隔が設定されている。言い換えると、エンジンの自動停止が実行可能になるインターバル時間が予め設定されている。そのため、バッテリーの電池ダメージを基に、エンジンの自動停止の実行を禁止することと合わせて、その自動停止の実行を禁止する時間間隔が予め設定されていることにより、エンジンの自動停止が長期間にわたって禁止されてしまうことを回避できる。

更に、この発明のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンの自動停止を行う際には、そのエンジンの自動停止を実行をすることに先立って、予め、エンジンの自動停止の実行が禁止される時間間隔が設定されている。言い換えると、エンジンの自動停止が実行可能になるインターバル時間が予め設定されている。そのため、エンジンの自動停止を実行することと合わせて、その自動停止の実行を禁止する時間間隔が予め設定されていることにより、エンジンの自動停止が長期間にわたって禁止されてしまうことを回避できる。

なお、この発明のハイブリッド車両の制御装置では、エンジンの自動停止の実行を禁止する時間間隔は、バッテリーの電池ダメージに基づいて設定される。例えば、電池ダメージが大きいほど時間間隔が長くなるように設定される。モータの回生トルクによるエンジン停止位置制御を実行した場合に、バッテリーに充電されるモータの回生電力はわずかであるため、エンジン停止位置制御を実行することによってバッテリーが満充電状態になるケースは少ない。それに対して、バッテリーの電池ダメージが大きくなると、バッテリーの充電に支障を来す懸念がある。この発明のハイブリッド車両の制御装置では、バッテリーの電池ダメージに基づいて自動停止の実行を禁止する時間間隔が予め設定されていることにより、実際のバッテリーの状態に即して、エンジンの自動停止の実行、および、その自動停止の実行を禁止する制御を適切に行うことができる。

したがって、この発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、エンジンのクランクシャフトに連結するモータの回生トルクでエンジン停止位置制御を実行するハイブリッド車両を対象にして、エンジンの自動停止および再始動を適切に実行することができる。

従来技術のエンジン停止位置制御における課題を説明するための図であって、モータの回生トルクでエンジン停止位置制御を実行する場合のエンジンの停止時間と、成り行きで（または、モータの力行トルクで）エンジン停止位置制御を実行する場合のエンジンの停止時間とを比較したイメージを示すタイムチャートである。 この発明で制御の対象にするハイブリッド車両を説明するための図であって、そのハイブリッド車両の構成および制御系統の一例を示す図である。 この発明のハイブリッド車両の制御装置によって実行される制御を説明するための図であって、バッテリーの充電許容電力に基づいてエンジンの自動停止の禁止を判断する制御を示すフローチャートである。 この発明のハイブリッド車両の制御装置によって実行される制御を説明するための図であって、バッテリーの電池ダメージに基づいてエンジンの自動停止の禁止を判断する制御を示すフローチャートである。 この発明のハイブリッド車両の制御装置によって実行される制御を説明するための図であって、充電許容電力と電池ダメージとの関係、および、基準ダメージ量等を示す図である。 この発明のハイブリッド車両の制御装置によって実行される制御を説明するための図であって、バッテリーの電池ダメージに基づいてエンジンの自動停止を禁止する時間間隔（エンジン停止インターバル時間）を設定する制御を示すフローチャートである。 この発明のハイブリッド車両の制御装置によって実行される制御を説明するための図であって、電池ダメージに応じて大きい値に設定する時間間隔（エンジン停止インターバル時間）等を示す図である。

この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。

この発明の実施形態で制御の対象にする車両は、駆動力源としてエンジンおよびモータを搭載したハイブリッド車両である。モータは、エンジンのクランクシャフトに動力伝達可能に連結されており、エンジンの出力トルクにより駆動されて発電可能な構成になっている。そして、そのモータに対して電力の授受が可能なバッテリーを備えている。図２に、この発明の実施形態で制御の対象にするハイブリッド車両の構成の概要を示してある。

図２に示す車両Ｖｅは、いわゆる、マイルドハイブリッド、あるいは、４８Ｖハイブリッドなどと称されるハイブリッドシステムを搭載したハイブリッド車両であって、駆動力源として、エンジン（ENG）１、および、モータ（MG）２を備えている。また、車両Ｖｅは、高圧バッテリー（High-Voltage Battery）３、および、自動変速機（T/M）４を備えている。そして、車両Ｖｅは、各種制御を実行するために、検出部５、および、コントローラ（ECU）６を備えている。

エンジン１は、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなど、燃料を燃焼させて動力（機械的エネルギ）を得る内燃機関である。エンジン１は、出力の調整、ならびに、始動および停止などの作動状態が電気的に制御されるように構成されている。ガソリンエンジンであれば、スロットルバルブの開度、燃料の供給量または噴射量、点火の実行および停止、ならびに、点火時期などが電気的に制御される。ディーゼルエンジンであれば、燃料の噴射量、燃料の噴射時期、あるいは、ＥＧＲシステムにおけるスロットルバルブの開度などが電気的に制御される。

モータ２は、エンジン１のクランクシャフト１ａに動力伝達可能に連結されている。したがって、モータ２は、エンジン１の出力トルクによって駆動され、回生して発電可能なように構成されている。図２に示す例では、モータ２は、上述のマイルドハイブリッドシステム、あるいは、４８Ｖハイブリッドシステムで用いられるいわゆるモータージェネレータであり、エンジン１をクランキングするスタータモータ、エンジン１の出力をアシストするアシストモータ、および、発電機（ジェネレータ、または、オルタネータ）として機能する。

また、図２に示す例では、モータ２は、モータ２が出力するトルクを、ベルト伝動機構７を介してエンジン１に伝達し、エンジン１をクランキングする。ベルト伝動機構７は、プーリと、プーリに巻き掛けられる伝動ベルトとによって構成される巻き掛け伝動機構である。ベルト伝動機構７は、エンジン１のクランクシャフト１ａに一体に取り付けられた大径プーリ７ａ、モータ２の出力軸２ａに一体に取り付けられた小径プーリ７ｂ、および、それらプーリ７ａ，７ｂに巻き掛けられた伝動ベルト７ｃによって構成されている。なお、図２に示す例では、エアコンディショナ用のコンプレッサ（A/C Compressor）８が、ベルト伝動機構７と同様のベルト伝動機構９によって、エンジン１に接続されている。また、ベルト伝動機構７、および、ベルト伝動機構９は、伝動ベルト７ｃを共用して一体的に動力伝達を行う、いわゆる多軸伝動の構成であってもよい。

高圧バッテリー３は、この発明の実施形態における“バッテリー”に相当するものであり、モータ２に対して電力の授受が可能なように、モータ２に電気的に接続されている。高圧バッテリー３は、例えば、定格電圧が４８Ｖのリチウムイオン電池などで構成される二次電池であり、車両Ｖｅの発進時や加速時に、モータ２に電力を供給する。そして、モータ２が出力するトルクで車両Ｖｅの駆動力をアシストする。また、高圧バッテリー３は、車両Ｖｅの減速時には、モータ２で発電した電力によって充電される。また、図２に示す例では、モータ２で発電した電力は、ＤＣ・ＤＣコンバータ（DC/DC）１０で、電圧が変換され、例えば、定格電圧が１２Ｖの低圧バッテリー（Low-Voltage Battery）１１を充電する。低圧バッテリー１１は、従来、一般的に用いられている鉛蓄電池などの二次電池であり、スタータモータ（Starter）１２、および、補機類（Accessories）１３などに電力を供給する。なお、スタータモータ１２は、従来、一般的に用いられているエンジン始動用のモータであり、低圧バッテリー１１から供給される電力で駆動され、エンジン１をクランキングする。

自動変速機４は、トルクコンバータ（図示せず）を介して、エンジン１の出力側に連結されている。自動変速機４は、エンジン１の回転数を変速するとともに、エンジン１が出力するトルクを、ドライブシャフト（図示せず）等を介して、駆動輪（図示せず）に伝達する。自動変速機４は、従来、一般的に用いられている車両用の変速機であり、例えば、複数の遊星歯車機構（図示せず）の間の動力伝達状態を制御するステップ式（有段）の自動変速機である。あるいは、ベルト式無段変速機やデュアルクラッチトランスミッションなどの他の形式の変速機であってもよい。

なお、この図２に示す例のような４８Ｖのマイルドハイブリッドシステムを搭載する車両Ｖｅでは、基本的に、モータ２のみの出力による通常の走行は想定していない。但し、例えば、車両Ｖｅの発進時、あるいは、極低速走行時に、モータ２のみの出力による、いわゆるクリープ走行や、それに準ずる極低速で低負荷の走行が可能である。そのため、この発明の実施形態では、上記のようなモータ２も広義の駆動力源としている。また、この発明の実施形態における車両Ｖｅは、図２に示す例のような構成の車両Ｖｅに限らず、エンジン１、および、エンジン１のクランクシャフト１ａに動力伝達可能に連結したモータ２（モータージェネレータ）を備えた、他の構成のハイブリッド車両であってもよい。

検出部５は、車両Ｖｅを制御する際に必要な各種のデータや情報を取得するための機器あるいは装置であり、例えば、電源部、マイクロコンピュータ、センサー、および、入出力インターフェース等を含む。特に、この発明の実施形態における検出部５は、エンジン１、および、モータ２をそれぞれ制御するためのデータを検出する。例えば、検出部５は、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサー５ａ、モータ２の回転数を検出するモータ回転数センサー５ｂ、高圧バッテリー３の電流値を検出するバッテリー電流センサー５ｃ、高圧バッテリー３の充電状態（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣセンサー５ｄ、高圧バッテリー３の温度を検出するバッテリー温度センサー５ｅ、および、制御内容の経過時間等を計測するタイマー５ｆなどの各種センサー・機器を有している。そして、検出部５は、後述するコントローラ６と電気的に接続されており、上記のような各種センサーや機器・装置等の検出値または算出値に応じた電気信号を検出データとしてコントローラ６に出力する。

コントローラ６は、例えば、マイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置であり、主に、エンジン１、および、モータ２の動作をそれぞれ制御する。コントローラ６には、上記の検出部５で検出または算出された各種データが入力される。コントローラ６は、入力された各種データおよび予め記憶させられているデータや計算式等を使用して演算を行う。そして、コントローラ６は、その演算結果を制御指令信号として出力し、上記のような、エンジン１、および、モータ２の動作等をそれぞれ制御するように構成されている。特に、この発明の実施形態におけるコントローラ６は、例えば、エンジン１のアイドリングストップや、車両Ｖｅの走行モードを切り替える際に、エンジン１の自動停止および再始動を実行する。

また、コントローラ６は、上記のような車両Ｖｅを制御対象にして、エンジン１を自動停止する際には、エンジン停止位置制御を実行する。エンジン停止位置制御は、モータ２を発電機として駆動し、その際の発生するモータ２の回生トルク（すなわち、制動トルク）でエンジン１のクランクシャフト１ａを制動して、クランクシャフト１ａの回転位置が所定の目標停止位置範囲内に収まるように、クランクシャフト１ａの回転を止める。すなわち、エンジン１の運転を停止させる。モータ２の回生トルクでこのエンジン停止位置制御を実行することにより、速やかに、かつ、スムーズにエンジンの自動停止を行うことができる。そして、エンジン停止位置制御によってクランクシャフト１ａを目標停止位置範囲内に停止させることにより、エンジン１の再始動をスムーズに行うことができ、エンジン１の再始動時の始動性を向上させることができる。なお、図２では一つのコントローラ６だけを図示しているが、コントローラ６は、制御する装置や機器毎に、あるいは制御内容毎に、複数設けられていてもよい。

前述したように、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置は、上記のようなモータ２の回生トルクでエンジン停止位置制御を実行する車両Ｖｅを対象にして、エンジン１の自動停止および再始動を適切に実行することを目的にして構成されている。そのためにコントローラ６で実行される制御の一例を、図３のフローチャートに示してある。

図３のフローチャートにおいて、先ず、ステップＳ１では、高圧バッテリー３の充電許容電力が算出される。充電許容電力は、高圧バッテリー３の充電に許容される電力の入力制限であり、この充電許容電力が残っている分、高圧バッテリー３を充電することができる。充電許容電力は、従来の制御技術と同様に、高圧バッテリー３の温度およびＳＯＣの検出値などに基づいて算出することができる。なお、充電許容電力は、“充電制限電力”、“入力制限”、“Ｗｉｎ”などと称され、負数で表される場合もある。但し、この発明の実施形態の説明では、充電許容電力は、絶対値として扱い、例えば、後述する図５のグラフでは、正数として表している。

ステップＳ２では、算出された充電許容電力が基準電力量よりも小さいか否かが判断される。基準電力量は、算出された充電許容電力を基に、モータ２の回生電力を高圧バッテリー３に充電可能であるか否かを判断するための閾値である。基準電力量は、実験やシミュレーション等の結果を基に予め定められている。充電許容電力が基準電力量以上であれば、モータ２の回生電力を高圧バッテリー３に充電可能である、すなわち、モータ２の回生トルクでエンジン停止位置制御を実行することが可能であると判断される。

したがって、充電許容電力が基準電力量以上であることにより、このステップＳ２で否定的に判断された場合は、ステップＳ３へ進み、エンジン１の自動停止の実行が許可される。そして、ステップＳ３でエンジン１の自動停止の実行を許可する状態が設定される、または、継続されると、この図３のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

それに対して、充電許容電力が基準電力量よりも小さいことにより、ステップＳ２で肯定的に判断された場合には、ステップＳ４へ進み、エンジン１の自動停止の実行が禁止される。そして、ステップＳ４でエンジン１の自動停止の実行を禁止する状態が設定される、または、継続されると、この図３のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

一方、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置では、次の図４のフローチャートに示すように、高圧バッテリー３の電池ダメージに基づいてエンジン１の自動停止の禁止を判断するように制御することもできる。

図４のフローチャートにおいて、先ず、ステップＳ１１では、高圧バッテリー３の電池ダメージが算出される。電池ダメージは、高圧バッテリー３の電流値に基づいて、高圧バッテリー３の劣化状態を定量的に推定した値である。高圧バッテリー３の劣化が進行して電池ダメージの値が大きくなった状態では、高圧バッテリー３の充電に許容される電力が制限され、充電許容電力が小さくなる。そのため、この図４のフローチャートで示す制御では、電池ダメージが大きい場合に、エンジン１の自動停止の実行を禁止する。

なお、電池ダメージは、従来の制御技術と同様に、高圧バッテリー３に対して入出力される電気の電流値に基づいて算出することができる。例えば、特開２０２１－９３２５８号公報の明細書には、バッテリーに対して入出力される電気の電流値、および、その通電時間に基づく、バッテリー内の塩濃度の偏りに起因したバッテリーの“ダメージ量”の算出方法、ならびに、その“ダメージ量”の積算値を用いて算出されるバッテリーの“劣化度”に関する記載がある。そのような公知の制御技術と同様に、あるいは、公知の制御技術を参照して、この発明の実施形態における電池ダメージ（ダメージ量）を求めることができる。

ステップＳ１２では、算出された電池ダメージが基準ダメージ量よりも大きいか否かが判断される。基準ダメージ量は、算出された電池ダメージを基に、モータ２の回生電力を高圧バッテリー３に充電可能であるか否かを判断するための閾値である。基準ダメージ量は、実験やシミュレーション等の結果を基に予め定められている。電池ダメージが基準ダメージ量未満であれば、モータ２の回生電力を高圧バッテリー３に充電可能である、すなわち、モータ２の回生トルクでエンジン停止位置制御を実行することが可能であると判断される。

したがって、電池ダメージが基準ダメージ量未満であることにより、このステップＳ１２で否定的に判断された場合は、ステップＳ１３へ進み、エンジン１の自動停止の実行が許可される。そして、ステップＳ１３でエンジン１の自動停止の実行を許可する状態が設定される、または、継続されると、この図４のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

それに対して、電池ダメージが基準ダメージ量よりも大きいことにより、ステップＳ１２で肯定的に判断された場合には、ステップＳ１４へ進み、エンジン１の自動停止の実行が禁止される。そして、ステップＳ１４でエンジン１の自動停止の実行を許可する状態が設定される、または、継続されると、この図４のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

上記のように、高圧バッテリー３の劣化が進行して電池ダメージの値が大きくなると、高圧バッテリー３の充電許容電力が小さくなる。それとともに、電池ダメージは長期にわたって蓄積した結果であるので、電池ダメージが所定のダメージ量を超えて大きくなり、一旦、充電許容電力が低下すると、その充電許容電力が回復するのに長い時間を要することになる。例えば、図５に示すように、電池ダメージに基づいてエンジン１の自動停止の禁止を判断する場合、その際の判断閾値として、上述したような基準ダメージ量ｄ_１が設定される。また、その基準ダメージ量ｄ_１に対して、制御のハンチングを避けるために、自動停止の禁止を解除する方向にヒステリシスを持たせた基準ダメージ量ｄ_２（ｄ_２＜ｄ_１）が設定されてもよい。そのような場合には、電池ダメージが基準ダメージ量ｄ_１を超えてエンジン１の自動停止が禁止された際に、電池ダメージから回復して、自動停止の禁止が解除されるまでに一層時間を要してしまう。

そこで、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置では、高圧バッテリー３の充電許容電力または電池ダメージに基づいて、エンジン１の自動停止の禁止を判断することに加えて、その自動停止の実行を禁止する場合に、その自動停止の実行を禁止するのに先立って、予め、自動停止の実行を禁止する時間間隔（期間）が設定される。次の図６のフローチャートでは、高圧バッテリー３の電池ダメージに基づいて、エンジン１の自動停止の禁止を判断するとともに、エンジン１の自動停止の実行を禁止する時間間隔を設定する制御の例を示してある。

図６のフローチャートにおいて、先ず、ステップＳ２１では、高圧バッテリー３の電池ダメージが算出される。上述のように、電池ダメージは、従来の制御技術と同様に、高圧バッテリー３に対して入出力される電気の電流値に基づいて算出することができる。

ステップＳ２２では、エンジン停止インターバル時間が算出される。エンジン停止インターバル時間は、エンジン１の自動停止の実行を禁止する時間間隔である。このエンジン停止インターバル時間が設定されると、高圧バッテリー３の充電許容電力または電池ダメージに基づいてエンジン１の自動停止の実行が禁止される際に、エンジン停止インターバル時間が経過するまでの期間、その自動停止の実行が禁止される。すなわち、この図６のフローチャートに示す制御では、後述するステップＳ２４でエンジン１の自動停止の実行を禁止する制御に先立って、予め、エンジン１の自動停止の実行を禁止する時間間隔（エンジン停止インターバル時間）が設定される。

なお、エンジン停止インターバル時間（エンジン１の自動停止の実行を禁止する時間間隔）は、電池ダメージの大きさに応じて変化するように設定してもよい。前述の図５に示したように、高圧バッテリー３の充電許容電力（Ｗin）は、電池ダメージが小さい間はほぼ一定である。但し、電池ダメージが大きくなり、所定のダメージ量ｄ_０を超えると、充電許容電力は、電池ダメージが増加するにつれて低下する（０に近くなる）。そのような高圧バッテリー３の特性に基づいて、図７に示すように、電池ダメージがダメージ量ｄ_０を超える領域で、エンジン停止インターバル時間を、電池ダメージが大きいほど、長い時間となるように設定してもよい。

ステップＳ２３では、エンジンＯＮ時間がエンジン停止インターバル時間よりも短いか否かが判断される。エンジンＯＮ時間は、エンジン１を連続して運転している時間である。このエンジンＯＮ時間がエンジン停止インターバル時間よりも短い間、エンジン１の自動停止の実行が禁止される。すなわち、エンジン１を連続運転している時間がエンジン停止インターバル時間に到達するまで、エンジン１の自動停止の実行が禁止される。

したがって、エンジンＯＮ時間がエンジン停止インターバル時間よりも短いことにより、このステップＳ２３で肯定的に判断された場合は、ステップＳ２４へ進み、エンジン１の自動停止の実行が禁止される。要するに、エンジン停止インターバル時間が経過するまで、エンジン１の自動停止の実行が禁止され、エンジン１の連続運転が継続される。そして、このステップＳ２４でエンジン１の自動停止の実行を禁止する状態が設定される、または、継続されると、この図６のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

一方、エンジンＯＮ時間がエンジン停止インターバル時間以上であることにより、ステップＳ２３で否定的に判断された場合には、ステップＳ２５へ進み、エンジン１の自動停止の実行が許可される。要するに、エンジン停止インターバル時間が経過したことにより、エンジン１の自動停止の実行が許可され、エンジン１を自動停止させることが可能な状態になる。そして、ステップＳ２４５エンジン１の自動停止の実行を許可する状態が設定される、または、継続されると、この図６のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。

なお、上記の図６のフローチャートで示した制御は、前述の図３のフローチャートまたは図４のフローチャートで示した制御と併行して、もしくは、複合的に実行されてもよい。あるいは、各フローチャートで示した制御は、それぞれ、単独で、もしくは、選択的に実行されてもよい。

例えば、図３のフローチャートで示した制御内容と、図６のフローチャートで示した制御内容の一部とを組み合わせて、“バッテリーの充電許容電力に応じてエンジンの自動停止の実行を禁止するのに先立って、予め、エンジンの自動停止の実行を禁止する時間間隔を設定する”ように制御を実行してもよい。

あるいは、図６のフローチャートで示した制御内容の一部を抄出して、“バッテリーの劣化状態を定量的に推定した電池ダメージに基づいて、エンジンの自動停止を実行するのに先立って、予め、エンジンの自動停止の実行を禁止する時間間隔を設定する”ように制御を実行してもよい。

以上のように、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置では、高圧バッテリー３の充電許容電力が小さく、モータ２の回生トルクによるエンジン停止位置制御を実行できない場合、あるいは、高圧バッテリー３の電池ダメージが大きく、モータ２の回生トルクによるエンジン停止位置制御を実行できない可能性のある場合には、エンジン１の自動停止の実行が禁止される。そのため、エンジン１の自動停止が行われてエンジン停止位置制御に失敗してしまうことを回避できる。更に、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置では、上記のようにエンジン１の自動停止の実行を禁止する際には、その自動停止の実行を禁止する時間間隔が予め設定されている。そのような時間間隔が、高圧バッテリー３の電池ダメージに基づいて設定されていることにより、エンジンの自動停止が長期間にわたって禁止されてしまうことを適切に回避できる。

したがって、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置によれば、エンジン１のクランクシャフト１ａに連結するモータ２の回生トルクでエンジン停止位置制御を実行する車両Ｖｅを対象にして、エンジン１の自動停止および再始動を適切に実行することができる。

１ エンジン（ENG）
１ａ （エンジンの）クランクシャフト
２ モータ（MG）
２ａ （モータの）出力軸
３ 高圧バッテリー（High-Voltage Battery）
４ 自動変速機（T/M）
５ 検出部
５ａ （検出部の）エンジン回転数センサー
５ｂ （検出部の）モータ回転数センサー
５ｃ （検出部の）バッテリー電流センサー
５ｄ （検出部の）ＳＯＣセンサー
５ｅ （検出部の）バッテリー温度センサー
５ｆ （検出部の）タイマー
６ コントローラ（ECU）
７ ベルト伝動機構
７ａ （ベルト伝動機構の）大径プーリ
７ｂ （ベルト伝動機構の）小径プーリ
７ｃ （ベルト伝動機構の）伝動ベルト
８ コンプレッサ（A/C Compressor）
９ （コンプレッサ用の）ベルト伝動機構
１０ ＤＣ・ＤＣコンバータ（DC/DC）
１１ 低圧バッテリー（Low-Voltage Battery）
１２ スタータモータ（Starter）
１３ 補機類（Accessories）
Ｖｅ 車両（ハイブリッド車両）

Claims (6)

1. エンジンと、前記エンジンのクランクシャフトに連結し、前記エンジンの出力トルクにより駆動されて発電可能なモータと、前記モータに対して電力の授受が可能なバッテリーと、を備え、前記エンジンの自動停止および再始動を行うハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記エンジンおよび前記モータを制御するとともに、前記自動停止を行う際に、前記モータを回生させて前記クランクシャフトに制動トルクを付加し、前記クランクシャフトを所定の目標停止位置で停止させるエンジン停止位置制御を実行するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記バッテリーの充電に許容される電力として充電許容電力を取得し、
   前記充電許容電力が所定の基準電力量よりも小さい場合に、前記自動停止の実行を禁止する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記コントローラは、
   前記自動停止の実行を禁止するのに先立って、予め、前記自動停止の実行を禁止する時間間隔を設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. エンジンと、前記エンジンのクランクシャフトに連結し、前記エンジンの出力トルクにより駆動されて発電可能なモータと、前記モータに対して電力の授受が可能なバッテリーと、を備え、前記エンジンの自動停止および再始動を行うハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記エンジンおよび前記モータを制御するとともに、前記自動停止を行う際に、前記モータを回生させて前記クランクシャフトに制動トルクを付加し、前記クランクシャフトを所定の目標停止位置で停止させるエンジン停止位置制御を実行するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記バッテリーの電流値に基づいて、前記バッテリーの劣化状態を推定した電池ダメージを算出し、
   前記電池ダメージが所定の基準ダメージ量よりも大きい場合に、前記自動停止の実行を禁止する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
4. 請求項３に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記コントローラは、
   前記自動停止の実行を禁止するのに先立って、予め、前記電池ダメージに基づいて、前記自動停止の実行を禁止する時間間隔を設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
5. エンジンと、前記エンジンのクランクシャフトに連結し、前記エンジンの出力トルクにより駆動されて発電可能なモータと、前記モータに対して電力の授受が可能なバッテリーと、を備え、前記エンジンの自動停止および再始動を行うハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記エンジンおよび前記モータを制御するとともに、前記自動停止を行う際に、前記モータを回生させて前記クランクシャフトに制動トルクを付加し、前記クランクシャフトを所定の目標停止位置で停止させるエンジン停止位置制御を実行するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記バッテリーの電流値に基づいて、前記バッテリーの劣化状態を推定した電池ダメージを算出し、
   前記自動停止を実行するのに先立って、予め、前記電池ダメージに基づいて、前記自動停止の実行を禁止する時間間隔を設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
6. 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であって、
   前記コントローラは、
   前記電池ダメージが大きいほど前記時間間隔を長くする
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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