(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動系にスタータモータとエンジンとモータ/ジェネレータを有し、
電源システムとして、前記モータ/ジェネレータの電源である強電バッテリと、前記スタータモータの電源であるキャパシタと、前記キャパシタの充放電を制御するキャパシタ充放電制御手段と、を備えるハイブリッド車両の制御装置において、
前記キャパシタを電源とするスタータモータを用い、前記エンジンをクランキングしてスタータ始動するスタータ始動制御手段と、
前記強電バッテリを電源とするモータ/ジェネレータを用い、前記エンジンをクランキングしてM/G始動するM/G始動制御手段と、
前記モータ/ジェネレータを駆動源とするEVモードの選択時、車速に対する最大モータ出力トルク特性によるEV領域からエンジンクランキング必要分トルクを差し引いた領域をM/G始動領域とするエンジン始動領域マップを設定するエンジン始動領域マップ設定手段と、を設け、
前記キャパシタ充放電制御手段は、EVモードの選択時、車速と要求駆動力による動作点が前記M/G始動領域に存在するとき、キャパシタ電圧を劣化が進行しない電圧以下に維持し、車速と要求駆動力による動作点が前記M/G始動領域から外れたとき、キャパシタ電圧をスタータ始動許可電圧以上まで再充電する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記キャパシタ充放電制御手段は、車速と要求駆動力による動作点が前記M/G始動領域から外れたスタータ始動領域に存在するとき、スタータ始動許可電圧以上のキャパシタ電圧を維持する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記キャパシタ充放電制御手段は、車速と要求駆動力による動作点が前記M/G始動領域へ入ったとき、キャパシタ電圧を、スタータ始動許可電圧以上から劣化が進行しない電圧以下になるまで強制放電する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャパシタを電源とするスタータモータを備え、エンジン始動方法として、スタータ始動とM/G始動が可能なハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両非使用時に常に蓄電部の電圧が既定下限電圧と既定保持電圧の間になるように制御し、かつ車両が運転者認証手段により運転者を認識すれば、蓄電部を満充電にする構成とした蓄電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４１８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来装置にあっては、運転者が車両に乗り込んでイグニッションスイッチをオンにすると、運転者の認識に基づいて蓄電部が満充電とされる。このため、イグニッションオン時、スタータモータを用いたエンジン始動は確保されるものの、蓄電部が満充電のままとされるため、蓄電部の内部抵抗が増加し、蓄電部劣化が進行する、という問題があった。【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、EVモードの選択時、エンジン始動を確保しながら、キャパシタの劣化進行を抑制することができる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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、駆動系にスタータモータとエンジンとモータ/ジェネレータを有する。電源システムとして、前記モータ/ジェネレータの電源である強電バッテリと、前記スタータモータの電源であるキャパシタと、前記キャパシタの充放電を制御するキャパシタ充放電制御手段と、を備える。
このハイブリッド車両の制御装置において、スタータ始動制御手段と、M/G始動制御手段と、エンジン始動領域マップ設定手段と、を設ける。
前記スタータ始動制御手段は、前記キャパシタを電源とするスタータモータを用い、前記エンジンをクランキングしてスタータ始動する。
前記M/G始動制御手段は、前記強電バッテリを電源とするモータ/ジェネレータを用い、前記エンジンをクランキングしてM/G始動する。
前記エンジン始動領域マップ設定手段は、前記モータ/ジェネレータを駆動源とするEVモードの選択時、車速に対する最大モータ出力トルク特性によるEV領域からエンジンクランキング必要分トルクを差し引いた領域をM/G始動領域とするエンジン始動領域マップを設定する。
前記キャパシタ充放電制御手段は、EVモードの選択時、車速と要求駆動力による動作点が前記M/G始動領域に存在するとき、キャパシタ電圧を劣化が進行しない電圧以下に維持し、車速と要求駆動力による動作点が前記M/G始動領域から外れたとき、キャパシタ電圧をスタータ始動許可電圧以上まで再充電する。
【発明の効果】
【０００７】
よって、EVモードの選択時、車速と要求駆動力による動作点がM/G始動領域に存在するとき、キャパシタ電圧が、劣化が進行しない電圧以下に維持される。そして、車速と要求駆動力による動作点がM/G始動領域から外れたとき、キャパシタ電圧が、スタータ始動許可電圧以上まで再充電される。
すなわち、キャパシタを電源とするスタータ始動によって、M/Gトルクを全てEV走行に振り向けることができる。しかし、M/G始動領域では、モータ/ジェネレータを用い、エンジンをクランキングできるので、スタータ始動を用いる必要が無い。このため、車速と要求駆動力による動作点がM/G始動領域から外れてスタータ始動領域に入らない限り、キャパシタ電圧を、劣化が進行しない電圧以下に維持しておくことで、キャパシタの劣化進行を抑えることを優先できる。
よって、EVモードの選択時、動作点がM/G始動領域に存在するとき、キャパシタ電圧を劣化が進行しない電圧以下に維持し、動作点がM/G始動領域から外れたとき、キャパシタ電圧をスタータ始動許可電圧以上まで再充電する。
この結果、EVモードの選択時、エンジン始動を確保しながら、キャパシタの劣化進行を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の制御装置が適用されたＦＦプラグインハイブリッド車両を示す全体システム図である。
【図２】実施例１の制御装置が適用されたＦＦプラグインハイブリッド車両のスタータ電源を中心とする電源システム構成を示す電源回路図である。
【図３】実施例１の制御装置が適用されたＦＦプラグインハイブリッド車両の制御システム構成を示すブロック図である。
【図４】実施例１のハイブリッドコントロールモジュールにて実行されるキャパシタ充放電制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】車速軸と要求駆動力軸によるEV領域をM/G始動領域とスタータ始動領域に分けたエンジン始動領域マップを示すマップ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のハイブリッド車両の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
実施例１の制御装置が適用されたＦＦプラグインハイブリッド車両（ハイブリッド車両の一例）の構成を、「駆動システム構成」、「電源システム構成」、「制御システム構成」、「キャパシタ充放電制御の詳細構成」に分けて説明する。【００１１】
［駆動システム構成］
図１はＦＦプラグインハイブリッド車両の全体を示す。以下、図１に基づいて、ＦＦプラグインハイブリッド車両の駆動システム構成を説明する。【００１２】
前記駆動システムとして、図１に示すように、スタータモータ１（略称「M」）と、横置きエンジン２(略称「ICE」)と、第１クラッチ３(略称「CL1」)と、モータ/ジェネレータ４(略称「M/G」)と、第２クラッチ５（略称「CL2」）と、ベルト式無段変速機６（略称「CVT」）と、を備えている。ベルト式無段変速機６の出力軸は、終減速ギヤトレイン７と差動ギヤ８と左右のドライブシャフト９Ｒ，９Ｌを介し、左右の前輪１０Ｒ，１０Ｌに駆動連結される。なお、左右の後輪１１Ｒ，１１Ｌは、従動輪としている。【００１３】
前記スタータモータ１は、横置きエンジン２のクランク軸に設けられたエンジン始動用ギヤに噛み合うギヤを持ち、後述するキャパシタ２３を電源とし、エンジン始動時にクランク軸を回転駆動するクランキングモータである。【００１４】
前記横置きエンジン２は、クランク軸方向を車幅方向としてフロントルームに配置したエンジンであり、電動ウォータポンプ１２と、横置きエンジン２の逆転を検知するクランク軸回転センサ１３と、を有する。【００１５】
前記第１クラッチ３は、横置きエンジン２とモータ/ジェネレータ４との間に介装された油圧作動による乾式多板摩擦クラッチであり、第１クラッチ油圧により完全締結/スリップ締結/開放が制御される。【００１６】
前記モータ/ジェネレータ４は、第１クラッチ３を介して横置きエンジン２に連結された三相交流の永久磁石型同期モータである。このモータ/ジェネレータ４は、後述する強電バッテリ２１を電源とし、ステータコイルには、力行時に直流を三相交流に変換し、回生時に三相交流を直流に変換するインバータ２６が、ＡＣハーネス２７を介して接続される。【００１７】
前記第２クラッチ５は、モータ/ジェネレータ４と駆動輪である左右の前輪１０Ｒ，１０Ｌとの間に介装された油圧作動による湿式の多板摩擦クラッチであり、第２クラッチ油圧により完全締結/スリップ締結/開放が制御される。実施例１の第２クラッチ５は、遊星ギヤによるベルト式無段変速機６の前後進切替機構に設けられた前進クラッチ５ａと後退ブレーキ５ｂを流用している。つまり、前進走行時には、前進クラッチ５ａが第２クラッチ５とされ、後退走行時には、後退ブレーキ５ｂが第２クラッチ５とされる。【００１８】
前記ベルト式無段変速機６は、プライマリ油室とセカンダリ油室への変速油圧によりベルトの巻き付き径を変えることで無段階の変速比を得る変速機である。このベルト式無段変速機６には、メインオイルポンプ１４（メカ駆動）と、サブオイルポンプ１５（モータ駆動）と、ポンプ吐出圧を調圧することで生成したライン圧を元圧として第１，第２クラッチ油圧及び変速油圧を作り出す図外のコントロールバルブユニットと、を有する。【００１９】
前記第１クラッチ３とモータ/ジェネレータ４と第２クラッチ５により１モータ・２クラッチの駆動システムが構成され、この駆動システムによる主な駆動態様として、「EVモード」と「HEVモード」を有する。「EVモード」は、第１クラッチ３を開放し、第２クラッチ５を締結してモータ/ジェネレータ４のみを駆動源に有する電気自動車モードであり、「EVモード」による走行を「EV走行」という。「HEVモード」は、両クラッチ３，５を締結して横置きエンジン２とモータ/ジェネレータ４を駆動源に有するハイブリッド車モードであり、「HEVモード」による走行を「HEV走行」という。【００２０】
前記モータ/ジェネレータ４は、基本的にブレーキ操作時において回生動作を行うことに伴い、ブレーキ操作時にトータル制動トルクをコントロールする回生協調ブレーキユニット１６を有する。この回生協調ブレーキユニット１６は、ブレーキペダルと電動ブースタとマスタシリンダを備え、電動ブースタは、ブレーキ操作時、ペダル操作量にあらわれる要求制動力から回生制動力を差し引いた分を液圧制動力で分担するというように、回生分/液圧分の協調制御を行う。【００２１】
［電源システム構成］
図１はＦＦプラグインハイブリッド車両の全体システムを示し、図２はスタータ電源を中心とする電源システム構成を示す。以下、図１及び図２に基づいて、ＦＦプラグインハイブリッド車両の電源システム構成を説明する。【００２２】
前記電源システムとしては、図１に示すように、モータ/ジェネレータ電源としての強電バッテリ２１と、１２Ｖ系負荷電源としての１２Ｖバッテリ２２と、スタータ電源としてのキャパシタ２３と、を備えている。【００２３】
前記強電バッテリ２１は、モータ/ジェネレータ４の電源として搭載された二次電池であり、例えば、多数のセルを積層したセルモジュールを、バッテリパックケース内に設定したリチウムイオンバッテリが用いられる。この強電バッテリ２１には、強電の供給/遮断/分配を行うリレー回路を集約させたジャンクションボックスが内蔵され、さらに、エアコン機能を持つバッテリ温度調整ユニット２４と、バッテリ充電容量（バッテリSOC）やバッテリ温度を監視するリチウムバッテリコントローラ８６と、が付設される。【００２４】
前記強電バッテリ２１とモータ/ジェネレータ４は、ＤＣハーネス２５とインバータ２６とＡＣハーネス２７を介して接続される。インバータ２６には、強電の供給/遮断/分配を行うリレー回路を集約させたジャンクションボックス２８が内蔵され、さらに、暖房回路２９と電動エアコン３０と、力行/回生制御を行うモータコントローラ８３と、が付設される。つまり、インバータ２６は、強電バッテリ２１の放電によりモータ/ジェネレータ４を駆動する力行時、ＤＣハーネス２５からの直流をＡＣハーネス２７への三相交流に変換する。また、モータ/ジェネレータ４での発電により強電バッテリ２１を充電する回生時、ＡＣハーネス２７からの三相交流をＤＣハーネス２５への直流に変換する。【００２５】
前記強電バッテリ２１には、ＤＣハーネス３１を介して急速外部充電ポート３２が接続されるとともに、ＤＣ分岐ハーネス２５’と充電器３３とＡＣハーネス３４とを介して普通外部充電ポート３５が接続される。充電器３３は、AC/DC変換や電圧変換を行う。急速外部充電時には、例えば、外出先等に設置されている充電スタンドのコネクタプラグを、急速外部充電ポート３２に接続することで外部充電される（急速外部充電）。普通外部充電時には、例えば、家庭用電源からのコネクタプラグを、普通外部充電ポート３５に接続することで外部充電される（普通外部充電）。【００２６】
前記１２Ｖバッテリ２２は、スタータモータ１を除いた他の補機類である１２Ｖ系負荷３６の電源として搭載された二次電池であり、例えば、エンジン車等で一般的に搭載されている鉛バッテリが用いられる。強電バッテリ２１と１２Ｖバッテリ２２は、ＤＣ分岐ハーネス２５”とDC/DCコンバータ３７とバッテリハーネス３８を介して接続される。DC/DCコンバータ３７は、強電バッテリ２１からの数百ボルト電圧を１２Ｖに変換するものであり、このDC/DCコンバータ３７を、ハイブリッドコントロールモジュール８１により制御することで、１２Ｖバッテリ２２の充電量を管理する構成としている。【００２７】
前記キャパシタ２３は、スタータモータ１の専用電源として搭載された蓄電デバイスであり、大きな静電容量を有し、急速充放電性能に優れた特徴を持つ電気二重層キャパシタ（eDLC：electric Double Layer Capacitor）と呼ばれるものが用いられる。補機負荷電源系３９とキャパシタ２３は、図２に示すように、ヒューズ４０を設けたバッテリ分岐ハーネス３８’とキャパシタ充電回路４１を介して接続される。また、キャパシタ２３とスタータモータ１は、キャパシタハーネス４２と抵抗４３とリレースイッチ４４を介して接続される。なお、キャパシタ２３とキャパシタ充電回路４１等によりDLCユニット４５を構成し、スタータモータ１とリレースイッチ４４等によりスタータユニット４６を構成する。以下、DLCユニット４５とスタータユニット４６の詳しい構成を説明する。【００２８】
前記DLCユニット４５は、図２に示すように、キャパシタ２３と、キャパシタ充電回路４１と、自然放電用スイッチ４７と、強制放電用スイッチ４８と、セル電圧モニタ４９と、キャパシタ温度センサ５０と、を備えている。【００２９】
前記キャパシタ２３は、複数個のDLCセルを直列/並列に接続して構成したもので、自然放電用スイッチ４７と強制放電用スイッチ４８とキャパシタ温度センサ５０は、複数個のDLCセルの両端部に並列にて設けられる。また、セル電圧モニタ４９は、複数個のDLCセルのそれぞれのセル電圧（＝キャパシタ容量）を検出するように、各DLCセルに並列に設けられる。【００３０】
前記キャパシタ充電回路４１は、スイッチング方式による半導体リレー内蔵のDC/DCコンバータ回路（スイッチング素子とチョークコイルとコンデンサとダイオードの組み合わせ回路）により構成される。このキャパシタ充電回路４１は、ハイブリッドコントロールモジュール８１により制御される半導体リレー５１とDC/DCコンバータ５２を有する。半導体リレー５１は、半導体スイッチング素子を使用した無接点リレーであり、例えば、図２の左下部に概略を示すように、絶縁された入出力の空間を光の信号で伝達するフォトカプラと呼ばれる光半導体を用いた構成としている。この半導体リレー５１は、補機負荷電源系３８からキャパシタ２３を切り離したり接続したりするスイッチ機能を持つ。DC/DCコンバータ５２は、入力された直流をスイッチング素子によってパルス電流に細分し、それらを繋ぎ合わせて必要な電圧の直流出力を得ることで、１２Ｖ直流を１３．５Ｖ直流に変換する機能とキャパシタ充電電流を切り替える機能を持つ。【００３１】
前記スタータユニット４６は、スタータモータ１と、リレースイッチ４３と、電磁アクチュエータ５３と、ピニオンシフト機構５４と、を備えている。【００３２】
前記電磁アクチュエータ５３は、２つのコイル５５，５６への通電による電磁力にて、リレースイッチ４４をオンにするとともに、ピニオンシフト機構５４のピニオン５７をリングギヤ５８と噛み合う位置までシフトさせる。通電遮断時は、リレースイッチ４４をオフにするとともに、ピニオン５７をリングギヤ５８との噛み合いが解除された位置までシフトする。なお、リングギヤ５８は、横置きエンジン２のクランク軸に設けられる。補機負荷電源系３９と２つのコイル５５，５６は、スータータカットオフリレー５９とHEV/IS/リレー６０とスタータリレー６１を設けたバッテリ分岐ハーネス３８”を介して接続される。スータータカットオフリレー５９の通電/遮断は、ボディコントロールモジュール８７により行われる。HEV/IS/リレー６０の通電/遮断は、ハイブリッドコントロールモジュール８１により行われる。スタータリレー６１の通電/遮断は、アンダーフードスイッチングモジュール８８により行われる。なお、バッテリ分岐ハーネス３８”の交わる位置には、リレー診断用の電圧センサ６２が設けられている。【００３３】
前記ピニオンシフト機構５４は、スタータモータ１のモータ軸に対して軸方向移動可能に設けられたピニオン５７と、一端側を電磁アクチュエータ５３に接続し、他端側をピニオン５７のシフト溝に嵌合させたシフトレバー６３と、を有する。【００３４】
［制御システム構成］
図１はＦＦプラグインハイブリッド車両の全体システムを示し、図２はスタータ電源を中心とする電源システム構成を示し、図３は制御システム構成を示す。以下、図１〜図３に基づいて、ＦＦプラグインハイブリッド車両の制御システム構成を説明する。【００３５】
前記制御システムとしては、図１〜図３に示すように、車両全体の消費エネルギーを適切に管理する機能を担う統合制御手段として、ハイブリッドコントロールモジュール８１（略称：「HCM」）を備えている。このハイブリッドコントロールモジュール８１に接続される制御手段として、エンジンコントロールモジュール８２（略称：「ECM」）と、モータコントローラ８３（略称：「MC」）と、CVTコントロールユニット８４（略称：「CVTCU」）と、を有する。そして、データ通信モジュール８５（略称：「DCM」）と、リチウムバッテリコントローラ８６（略称：「LBC」）と、を有する。さらに、ボディコントロールモジュール８７（略称：「BCM」）と、アンダーフードスイッチングモジュール８８（略称：「USM」）と、を有する。これらの制御手段は、ハイブリッドコントロールモジュール８１とDLCユニット４５を接続するLIN通信線８９（LIN：「Local Interconnect Network」の略称）を除き、CAN通信線９０（CANは「Controller Area Network」の略称）により双方向情報交換可能に接続される。【００３６】
前記ハイブリッドコントロールモジュール８１は、各制御手段、イグニッションスイッチ９１、アクセル開度センサ９２、車速センサ９３等からの入力情報に基づき、様々な制御を行う。このうち、外部充電が可能なＦＦプラグインハイブリッド車両を高い燃費効率で走らせることを目的として行われる制御が、強電バッテリ２１のバッテリSOCに基づく走行モード（「CDモード」、「CSモード」）の選択制御である。【００３７】
前記「CDモード（Charge Depleting mode）」は、原則として、強電バッテリ２１の電力を消費するEV走行を優先するモードであり、例えば、強電バッテリ２１のバッテリSOCがフルSOCから設定SOCまで低下する間にて選択される。但し、EV走行では駆動力が不足する高負荷走行等において、例外的にHEV走行が行われる。この「CDモード」の選択中における横置きエンジン２の始動は、スタータモータ１による始動（スタータ始動）を基本とし、モータ/ジェネレータ４による始動（M/G始動）を例外とする。【００３８】
前記「CSモード（Charge Sustain mode）」は、原則として、強電バッテリ２１の電力を維持するHEV走行を優先するモードであり、強電バッテリ２１のバッテリSOCが設定SOC以下になると選択される。つまり、強電バッテリ２１のバッテリSOCを所定範囲に維持する必要があるとき、横置きエンジン２の駆動によりモータ/ジェネレータ４を発電させるエンジン発電によるHEV走行を行う。この「CSモード」の選択中における横置きエンジン２の始動は、モータ/ジェネレータ４による始動（M/G始動）を基本とし、スタータモータ１による始動（スタータ始動）を例外とする。なお、モード切り替え閾値である「設定SOC」は、CDモード→CSモードのときの閾値と、CSモード→CDモードのときの閾値との間でヒステリシスを持たせている。【００３９】
前記ハイブリッドコントロールモジュール８１では、「CDモード」と「CSモード」の選択制御以外に、スタータモータ１によるエンジン始動制御、キャパシタ２３への充電制御、キャパシタ２３からの放電制御を行う。さらに、下記のようなスタータ始動関連制御を行う。
(A)エンジン始動後からスタータ始動許可までの時間短縮制御。
(B)イグニッションオンからスタータ始動許可までの時間短縮制御。
(C)キャパシタ２３の劣化進行抑制制御（実施例１）。
(D)キャパシタ２３の高温/低温時対策制御。
(E)車両用補機の電圧瞬低防止制御。【００４０】
前記エンジンコントロールモジュール８２は、横置きエンジン２の燃料噴射制御や点火制御や燃料カット制御等を行う。モータコントローラ８３は、インバータ２６によるモータジェネレータ４の力行制御や回生制御等を行う。CVTコントロールユニット８４は、第１クラッチ３の締結油圧制御、第２クラッチ５の締結油圧制御、ベルト式無段変速機６の変速油圧制御等を行う。データ通信モジュール８５は、携帯リモコンキーのスイッチを遠隔操作したとき、携帯リモコンキーとの間で通信が成立すると、例えば、充電ポートリッドやコネクタロック機構のロック/アンロックの制御を行う。リチウムバッテリコントローラ８６は、強電バッテリ２１のバッテリSOCやバッテリ温度等を管理する。ボディコントロールモジュール８７は、スータータカットオフリレー５９の通電/遮断制御を行う。アンダーフードスイッチングモジュール８７は、インヒビタースイッチ９４からのレンジ位置信号に基づき、内蔵するスタータリレー６１の通電/遮断制御を行う。【００４１】
［キャパシタ充放電制御の詳細構成］
図４はハイブリッドコントロールモジュール８１にて実行されるキャパシタ充放電制御処理流れを示す（キャパシタ充放電制御手段）。以下、キャパシタ充放電制御処理構成をあらわす図４の各ステップについて説明する。【００４２】
ステップＳ１では、モータ/ジェネレータ４を駆動源とするEVモードが選択されるEV走行であるか否かを判断する。Yes（EV走行）の場合はステップＳ２へ進み、No（HEV走行）の場合は終了へ進む。【００４３】
ステップＳ２では、ステップＳ１でのEV走行であるとの判断に続き、図５に示すエンジン始動領域マップを検索し、車速と要求駆動力（例えば、アクセル開度）による動作点が、エンジン始動領域マップ上でM/G始動領域Ａに存在しているか否かを判断する。Yes（M/G始動領域Ａに存在）の場合はステップＳ３へ進み、No（スタータ始動領域Ｂに存在）の場合はステップＳ６へ進む。
ここで、エンジン始動領域マップは、図５に示すように、車速に対する最大モータ出力トルク特性によるEV領域からエンジンクランキング必要分トルクを差し引いた領域をM/G始動領域Ａとして設定している。そして、車速に対する最大モータ出力トルク特性によるEV領域は、本来、全域がスタータ始動領域であるが、M/G始動領域を設定したことに伴いEV領域からM/G始動領域Ａを差し引いた領域を、スタータ始動領域Ｂとして設定している（エンジン始動領域マップ設定手段）。【００４４】
ステップＳ３では、ステップＳ２でのM/G始動領域Ａに存在しているとの判断に続き、キャパシタ電圧が、劣化が進行しない電圧ｂ以下であるか否かを判断する。Yes（キャパシタ電圧≦電圧ｂ）の場合は終了へ進み、No（キャパシタ電圧＞電圧ｂ）の場合はステップＳ４へ進む。
ここで、「劣化が進行しない電圧ｂ」としては、キャパシタ２３の１セルあたり１Ｖ以下であれば劣化が進行しないことがわかったので、例えば、６セルを直列した場合、内部抵抗の増加による劣化の進行が抑えられる6.0Ｖに設定される。【００４５】
ステップＳ４では、ステップＳ３又はステップＳ５でのキャパシタ電圧＞電圧ｂであるとの判断に続き、強制放電用スイッチ４８を閉じてキャパシタ２３を強制放電し、ステップＳ５へ進む。
ここで、キャパシタ強制放電は、例えば、通常の放電電流である電流３により行われる。【００４６】
ステップＳ５では、ステップＳ４でのキャパシタ強制放電に続き、キャパシタ電圧が、劣化が進行しない電圧ｂ以下であるか否かを判断する。Yes（キャパシタ電圧≦電圧ｂ）の場合は終了へ進み、No（キャパシタ電圧＞電圧ｂ）の場合はステップＳ４へ戻る。
ここで、「劣化が進行しない電圧ｂ」は、ステップＳ３と同じ電圧値が用いられる。【００４７】
ステップＳ６では、ステップＳ２でのスタータ始動領域Ｂに存在しているとの判断に続き、キャパシタ電圧が、スタータ始動許可電圧ａ以上であるか否かを判断する。Yes（キャパシタ電圧≧スタータ始動許可電圧ａ）の場合は終了へ進み、No（キャパシタ電圧＜スタータ始動許可電圧ａ）の場合はステップＳ７へ進む。
ここで、「スタータ始動許可電圧ａ」は、例えば、実施例１の満充電でキャパシタ電圧が13.5Ｖのキャパシタ２３の場合、スタータ始動の所要時間が目標時間内になる12.5Ｖ程度に設定される。【００４８】
ステップＳ７では、ステップＳ６又はステップＳ８でのキャパシタ電圧＜スタータ始動許可電圧ａであるとの判断に続き、充電電流として、キャパシタ劣化を抑える通常の電流１（例えば、15A）を選択し、電流１によるキャパシタ２３の再充電を行い、ステップＳ８へ進む。【００４９】
ステップＳ８では、ステップＳ７でのキャパシタ再充電に続き、キャパシタ電圧が、スタータ始動許可電圧ａ以上であるか否かを判断する。Yes（キャパシタ電圧≧スタータ始動許可電圧ａ）の場合は終了へ進み、No（キャパシタ電圧＜スタータ始動許可電圧ａ）の場合はステップＳ７へ戻る。
ここで、「スタータ始動許可電圧ａ」は、ステップＳ６と同じ値を用いる。【００５０】
次に、作用を説明する。
実施例１のＦＦプラグインハイブリッド車両の制御装置における作用を、［キャパシタ電源回路構成による特徴作用］、［キャパシタ電源による充放電作用］、［EV走行時のキャパシタ充放電制御作用］に分けて説明する。【００５１】
［キャパシタ電源回路構成による特徴作用］
例えば、アイドルストップ車において、スタータモータの電源を１２Ｖバッテリとする場合、電源回路構成は、実施例１のキャパシタ電源回路構成からDLCユニット４５とヒューズ４０を除いた構成とされ、これを比較例とする。【００５２】
この比較例の場合、スタータモータと車両補機類の電源を、１つの１２Ｖバッテリにより共有するものとなる。このため、車両補機類での電力必要量が高い時、スタータモータによるエンジン始動を行うと、供給電力が不足し、エンジン始動開始の瞬間、車両補機類の電圧が急に低下する電圧瞬低が発生する。【００５３】
これに対し、実施例１では、強電バッテリ２１と１２Ｖバッテリ２２を、DC/DCコンバータ３７を介して接続することで補機負荷電源系３９が構成される。DC/DCコンバータ３７から分岐して接続されるキャパシタ充電回路４１と、キャパシタ充電回路４１に接続されるキャパシタ２３と、を有してDLCユニット４５が構成される。そして、補機負荷電源系３９とDLCユニット４５との間に、キャパシタ充電回路４１に内蔵してスイッチとしての半導体リレー５１を設けることで、キャパシタ電源回路が構成される。【００５４】
この構成により、強電バッテリ２１からの電力にて１２Ｖバッテリ２２とキャパシタ２３を充電しつつ、１２Ｖバッテリ２２から車両補機類である１２Ｖ系負荷３６に必要電力を供給し、キャパシタ２３からスタータモータ１に必要電力を供給する。すなわち、スタータモータ１と１２Ｖ系負荷３６の電源を共有しないし、１２Ｖバッテリ２２とキャパシタ２３による２つの電源は、強電バッテリ２１による充電バックアップを受ける。【００５５】
そして、比較例であるアイドルストップ車の電源回路構成を変更することなく、DLCユニット４５（キャパシタ充電回路４１＋キャパシタ２３）を追加することでキャパシタ電源回路が構成される。このように、補機類の追加と同じ要領でDLCユニット４５を追加できるため、強電バッテリ２１とDC/DCコンバータ３７の制御は、比較例の制御から変更する必要がない。【００５６】
さらに、補機負荷電源系３９の充放電バランスが崩れそうな場合、DLCユニット４５（キャパシタ充電回路４１＋キャパシタ２３）は、充電電流を制御可能で、かつ、スイッチである半導体リレー５１により補機負荷電源系３９と切り離し可能である。このため、スタータ始動時に半導体リレー５１を開いておくことで、車両補機類の電圧が急に低下する電圧瞬低を防止できる。加えて、DC/DCコンバータ３７のコンバータ容量や１２Ｖバッテリ２２のバッテリ容量を、比較例で設定したコンバータ容量やバッテリ容量から変更する必要がない。【００５７】
［キャパシタ電源による充放電作用］
上記キャパシタ電源回路に対しハイブリッドコントロールモジュール８１により行われる「スタータモータ１によるエンジン始動制御作用」、「キャパシタ２３への充電制御作用」、「キャパシタ２３からの放電制御作用」を説明する。【００５８】
スタータモータ１によるエンジン始動は、ハイブリッドコントロールモジュール８１からのスタータ始動指令の出力に基づき、HEV/IS/リレー６０に通電すると、リレースイッチ４４がオンになり、ピニオン５７がリングギヤ５８と噛み合う位置までシフトする。これにより、キャパシタ２３を電源とするスタータモータ１が横置きエンジン２のクランク軸を回転させることでスタータ始動が行われ、通電から所定時間後にHEV/IS/リレー６０を遮断する。なお、スータータカットオフリレー５９は、エンジン始動を禁止する車両条件が成立する場合を除いて、ボディコントロールモジュール８７により通電が維持されている。また、アンダーフードスイッチングモジュール８８に内蔵されているスタータリレー６１は、Ｐレンジの選択時に限り通電され、Ｐレンジ以外のＤレンジ等の選択時においては遮断状態である。
したがって、スタータモータ１によるエンジン始動制御は、原則として、スタータ始動許可条件下でのスタータ始動指令によりHEV/IS/リレー６０が通電されている間、キャパシタ２３の電力を用いてスタータモータ１が駆動し、横置きエンジン２を始動させる（スタータ始動制御手段）。
なお、横置きエンジン２の始動には、強電バッテリ２１を電源とするモータ/ジェネレータ４を用い、横置きエンジン２をクランキングしてM/G始動する制御がある。このM/G始動制御では、第２クラッチ５をスリップ締結状態とし、第１クラッチ３を徐々に締結していくことで、モータ/ジェネレータ４をスタータモータとし、横置きエンジン２をクランキングする（M/G始動制御手段）。【００５９】
キャパシタ２３への充電は、ハイブリッドコントロールモジュール８１からの充電指令の出力に基づき、キャパシタ充電回路４１の半導体リレー５１を閉とし、キャパシタ充電電流を選択する。これにより、強電バッテリ２１からの電力を、DC/DCコンバータ３７→ヒューズ４０→半導体リレー５１→DC/DCコンバータ５２を介してキャパシタ２３へ導入することで、キャパシタ充電電流に応じた短時間充電が行われる。なお、キャパシタ充電電流としては、電流１(例えば、15A)を基本電流とし、例外として、電流１からの変更により選択可能な電流２（例えば、20A）を有する。
したがって、キャパシタ２３への充電制御は、充電指令が出力されている間、強電バッテリ２１からの電力を用い、選択されているキャパシタ充電電流によりキャパシタ２３を充電する。【００６０】
キャパシタ２３からの放電は、ハイブリッドコントロールモジュール８１からの自然放電指令の出力に基づき、DLCユニット４５の自然放電用スイッチ４７を閉とすることで、キャパシタ２３からの自然放電を行う。また、ハイブリッドコントロールモジュール８１からの強制放電指令の出力に基づき、DLCユニット４５の強制放電用スイッチ４８を閉とすることで、キャパシタ２３からの強制放電を行う。この強制放電の場合、単位時間当たりの放電量が自然放電の場合よりも大きく設定されている。
したがって、キャパシタ２３への強制放電制御は、強制放電指令に基づいて強制放電用スイッチ４８を閉としている間、キャパシタ２３の電力を抵抗熱に変換し、自然放電よりも短時間にて放電を行う。なお、キャパシタ放電電流としては、電流３を基本電流とし、例外として、電流３より大きい電流４を有する。
したがって、キャパシタ２３への強制放電制御は、放電指令が出力されている間、強電バッテリ２１から、選択されているキャパシタ放電電流により放電する。【００６１】
［EV走行時のキャパシタ充放電制御作用］
上記のように、１モータ・２クラッチの駆動システムの場合、駆動モードとして「EVモード」と「HEVモード」の何れかが選択される。「EVモード」は、第１クラッチ３を開放し、第２クラッチ５を締結してモータ/ジェネレータ４のみを駆動源に有する電気自動車モードである。一方、「HEVモード」は、両クラッチ３，５を締結して横置きエンジン２とモータ/ジェネレータ４を駆動源に有するハイブリッド車モードである。【００６２】
そして、「EVモード」から「HEVモード」へモード遷移するとき、過渡期において、横置きエンジン２を始動される。このエンジン始動の方法として、上記のように、スタータモータ１により横置きエンジン２を始動させる「スタータ始動」と、モータ/ジェネレータ４により横置きエンジン２を始動させる「M/G始動」と、の２つの方法がある。【００６３】
そこで、駆動モードとしてEVモードとHEVモードの何れかが選択されるハイブリッド車両の特徴である駆動モード情報とエンジン始動情報を用い、EVモードの選択時にキャパシタ充電量（＝キャパシタ電圧）を管理するのが、実施例１のキャパシタ充放電制御である。【００６４】
すなわち、キャパシタ２３を電源とするスタータ始動によって、モータ/ジェネレータ４のM/Gトルクを、全てEV走行に振り向けることができる。しかし、M/G始動が可能な領域では、モータ/ジェネレータ４を用い、横置きエンジン２をクランキングにより始動できるので、スタータ始動を用いる必要が無い。そして、スタータ始動を用いる場合、スタータ始動要求に備えてキャパシタ２３の満充電状態を維持し続けると、内部抵抗が増大し、キャパシタ劣化が進行する。【００６５】
そこで、車速と要求駆動力による動作点がM/G始動領域Ａから外れてスタータ始動領域Ｂに入らない限り、キャパシタ電圧を、劣化が進行しない電圧ｂ以下に維持しておくことで、キャパシタ２３の劣化進行を抑えることを優先できる。したがって、EVモードの選択時、動作点がM/G始動領域Ａに存在するとき、キャパシタ劣化防止を優先し、動作点がM/G始動領域Ａから外れたときに限り、スタータ始動を優先する。以下、図４に基づき、これを反映して行われるEV走行時のキャパシタ充放電制御作用を説明する。【００６６】
まず、EV走行時であって、動作点がM/G始動領域Ａに存在し、かつ、キャパシタ電圧が、劣化が進行しない電圧ｂ以下であるときには、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→終了へと進む流れが繰り返される。また、動作点がスタータ始動領域ＢからM/G始動領域Ａに入ってきて、キャパシタ電圧が、劣化が進行しない電圧ｂより高いときには、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５へと進む。そして、ステップＳ５にてキャパシタ電圧が、劣化が進行しない電圧ｂより高いと判断されている間、ステップＳ４→ステップＳ５へと進む流れが繰り返され、ステップＳ４にてキャパシタ強制放電が行われる。すなわち、動作点がM/G始動領域Ａに入ってきたらキャパシタ強制放電され、動作点がM/G始動領域Ａに存在するときには、キャパシタ電圧が、劣化が進行しない電圧ｂ以下に維持される。【００６７】
一方、EV走行時であって、動作点がスタータ始動領域Ｂに存在し、かつ、キャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧ａ以上であるときには、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ６→終了へと進む流れが繰り返される。また、動作点がM/G始動領域Ａからスタータ始動領域Ｂに入ってきて、キャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧ａ未満であるときには、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ６→ステップＳ７→ステップＳ８へと進む。そして、ステップＳ８にてキャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧ａ未満と判断されている間、ステップＳ７→ステップＳ８へと進む流れが繰り返され、ステップＳ７にてキャパシタ再充電が行われる。すなわち、動作点がスタータ始動領域Ｂに入ってきたらキャパシタ再充電され、動作点がスタータ始動領域Ｂに存在するときには、キャパシタ電圧が、スタータ始動許可電圧ａ以上に維持される。【００６８】
上記のように、実施例１では、EVモードの選択時、車速と要求駆動力による動作点がM/G始動領域Ａに存在するとき、キャパシタ電圧を劣化が進行しない電圧ｂ以下に維持し、車速と要求駆動力による動作点がM/G始動領域Ａから外れたとき、キャパシタ電圧をスタータ始動許可電圧ａ以上まで再充電する構成を採用している（図４のステップＳ１〜ステップＳ８）。
すなわち、EVモードの選択時、動作点がM/G始動領域Ａに存在するとき、劣化防止を優先し、動作点がM/G始動領域から外れたとき、素早くスタータ始動に備えるスタータ始動を優先するようにしている。
この結果、EVモードの選択時、M/G始動又はスタータ始動によるエンジン始動を確保しながら、キャパシタ２３の劣化進行を抑制することができる。【００６９】
実施例１では、車速と要求駆動力による動作点がM/G始動領域Ａから外れたスタータ始動領域Ｂに存在するとき、スタータ始動許可電圧ａ以上のキャパシタ電圧を維持する構成を採用している（図４のステップＳ６〜ステップＳ８）。
すなわち、スタータ始動領域Ｂに存在するときには、スタータ始動を優先するキャパシタ電圧（スタータ始動許可電圧ａ以上）を維持している。
したがって、EV走行中にスタータ始動領域Ｂに存在するとき、スタータ始動要求に応答良く対応して横置きエンジン２を始動することができる。【００７０】
実施例１では、車速と要求駆動力による動作点がM/G始動領域Ａへ入ったとき、キャパシタ電圧を、スタータ始動許可電圧ａ以上から劣化が進行しない電圧ｂ以下になるまで強制放電する構成を採用している（図４のステップＳ３〜Ｓ５）。
すなわち、スタータ始動許可電圧ａ以上から劣化が進行しない電圧ｂ以下までは、キャパシタ電圧の乖離幅が大きくなり、自然放電によりキャパシタ電圧が低下するまで待つと長時間を要する。
これに対し、動作点がM/G始動領域Ａへ入ったことで、キャパシタ電圧を、スタータ始動許可電圧ａ以上から劣化が進行しない電圧ｂ以下まで低下させる際、強制放電を用いた。このため、キャパシタ電圧が、劣化が進行しない電圧ｂ以下まで早期に低下し、キャパシタ劣化の進行をより抑えることができる。【００７１】
次に、効果を説明する。
実施例１のＦＦプラグインハイブリッド車両の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。【００７２】
(1) 駆動系にスタータモータ１とエンジン（横置きエンジン２）とモータ/ジェネレータ４を有し、
電源システムとして、前記モータ/ジェネレータ４の電源である強電バッテリ２１と、前記スタータモータ１の電源であるキャパシタ２３と、前記キャパシタ２３の充放電を制御するキャパシタ充放電制御手段（ハイブリッドコントロールモジュール８１）と、を備えたハイブリッド車両（ＦＦプラグインハイブリッド車両）の制御装置において、
前記キャパシタ２３を電源とするスタータモータ１を用い、前記エンジン（横置きエンジン２）をクランキングしてスタータ始動するスタータ始動制御手段（ハイブリッドコントロールモジュール８１）と、
前記強電バッテリ２１を電源とするモータ/ジェネレータ４を用い、前記エンジン（横置きエンジン２）をクランキングしてM/G始動するM/G始動制御手段（ハイブリッドコントロールモジュール８１）と、
前記モータ/ジェネレータ４を駆動源とするEVモードの選択時、車速に対する最大モータ出力トルク特性によるEV領域からエンジンクランキング必要分トルクを差し引いた領域をM/G始動領域Ａとするエンジン始動領域マップを設定するエンジン始動領域マップ設定手段（図５）と、を設け、
前記キャパシタ充放電制御手段（ハイブリッドコントロールモジュール８１）は、EVモードの選択時、車速と要求駆動力による動作点が前記M/G始動領域Ａに存在するとき、キャパシタ電圧を劣化が進行しない電圧ｂ以下に維持し、車速と要求駆動力による動作点が前記M/G始動領域Ａから外れたとき、キャパシタ電圧をスタータ始動許可電圧ａ以上まで再充電する（図４）。
このため、EVモードの選択時、横置きエンジン２のエンジン始動を確保しながら、キャパシタ２３の劣化進行を抑制することができる。加えて、必要なときにだけキャパシタ２３を充電するため、１２Ｖ系電源の充放電バランスに余裕ができる。【００７３】
(2) 前記キャパシタ充放電制御手段（ハイブリッドコントロールモジュール８１）は、車速と要求駆動力による動作点が前記M/G始動領域Ａから外れたスタータ始動領域Ｂに存在するとき、スタータ始動許可電圧ａ以上のキャパシタ電圧を維持する（図４）。
このため、(1)の効果に加え、EV走行中にスタータ始動領域Ｂに存在するとき、スタータ始動要求に応答良く対応して横置きエンジン２を始動することができる。【００７４】
(3) 前記キャパシタ充放電制御手段（ハイブリッドコントロールモジュール８１）は、車速と要求駆動力による動作点が前記M/G始動領域Ａへ入ったとき、キャパシタ電圧を、スタータ始動許可電圧ａ以上から劣化が進行しない電圧ｂ以下になるまで強制放電する（図４）。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、動作点がM/G始動領域Ａへ入ったとき、キャパシタ電圧が、劣化が進行しない電圧ｂ以下まで早期に低下し、キャパシタ劣化の進行をより抑えることができる。【００７５】
以上、本発明のハイブリッド車両の制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。【００７６】
実施例１では、キャパシタ充放電制御手段として、EVモードの選択時、動作点がM/G始動領域Ａに存在するとき、キャパシタ電圧を劣化が進行しない電圧ｂ以下に維持し、動作点がM/G始動領域Ａから外れたとき、キャパシタ電圧をスタータ始動許可電圧ａ以上まで再充電する例を示した。しかし、キャパシタ充放電制御手段としては、EVモードの選択時、動作点がM/G始動領域Ａに存在するとき、０Ｖのキャパシタ電圧を維持する例としても良い。また、動作点がM/G始動領域Ａから外れたとき、キャパシタ電圧を、満充電まで再充電する例としても良い。【００７７】
実施例１では、キャパシタ充放電制御手段として、走行モード情報とキャパシタ電圧情報を用いて再充電や強制放電の制御を行う例を示した。しかし、キャパシタ充放電制御手段としては、キャパシタ電圧情報の代わりにキャパシタ容量情報を用いて再充電や強制放電の制御を行う例としても良い。つまり、キャパシタ容量をＱ、静電容量をＣ、キャパシタ電圧をＶとすると、Ｑ＝Ｃ・Ｖであらわされ、静電容量Ｃが一定であると、キャパシタ容量Ｑは、キャパシタ電圧Ｖに比例することで、キャパシタ電圧情報の代わりにキャパシタ容量情報を用いても等価制御になる。【００７８】
実施例１では、キャパシタ充放電制御手段として、ハイブリッドコントロールモジュール８１を用いる例を示した。しかし、キャパシタ充放電制御手段としては、独立に設けた電源系コントローラを用いても良いし、また、ハイブリッドコントロールモジュール以外のコントローラに、電源系のキャパシタ充放電制御部を設けるような例としても良い。【００７９】
実施例１では、本発明の制御装置をＦＦプラグインハイブリッド車両に適用する例を示した。しかし、本発明の制御装置は、ＦＦプラグインハイブリッド車両に限らず、強電バッテリへの外部充電機能を持たないＦＦハイブリッド車両やＦＲハイブリッド車両や４ＷＤハイブリッド車両に対しても適用することができる。要するに、スタータ電源としてキャパシタを備え、エンジン始動方法として、スタータ始動とM/G始動が可能なハイブリッド車両であれば適用できる。
【関連出願の相互参照】
【００８０】
本出願は、２０１３年６月３日に日本国特許庁に出願された特願２０１３−１１７１８３に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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