(57)【要約】【課題】内燃機関の始動処理中においても、二次電池の熱負荷に応じて内燃機関の始動に必要な放電電力を確保して内燃機関の始動性を向上させつつ、二次電池および二次電池に電気的に接続された部品を保護できる車両用制御装置を提供する。【解決手段】エンジン始動処理の実行時に制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを出力制限値Ｗｏ１に対して一時的に増大させるとともに、増大された制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを超えない範囲でバッテリの放電電力を制御するバッテリＥＣＵを備えたハイブリッド車両に用いられる車両用制御装置であって、バッテリＥＣＵは、エンジン始動処理の実行中、放電電力が出力制限値Ｗｏ１より大きいとき、エンジン始動処理の開始から所定の経過時間ｔａが経過したことを条件に放電電力を出力制限値Ｗｏ１に所定の収束速度で収束させ、所定の収束速度はバッテリやバッテリに電気的に接続された部品の熱負荷が大きいほど速くなるよう設定される。【選択図】図３
2013126825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動力を発生する動力源として内燃機関および電動機と、所定の出力制限値を超えない範囲で前記電動機と電力のやりとりを行う二次電池と、前記内燃機関の始動処理の実行時に、前記所定の出力制限値を前記二次電池の残容量および電池温度に基づき設定される第１出力制限値に対して一時的に増大させるとともに、前記増大された所定の出力制限値を超えない範囲で前記二次電池の放電電力を制御する制御手段と、を備えた車両に用いられる車両用制御装置であって、
前記制御手段は、前記内燃機関の始動処理の実行中、前記放電電力が前記第１出力制限値より大きいとき、予め定められた収束条件が成立したことを条件として前記放電電力を前記第１出力制限値に所定の収束速度で収束させるよう構成され、
前記所定の収束速度は、前記内燃機関の始動処理の実行中における前記二次電池の熱負荷が大きいほど、速くなるよう設定されることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
前記収束条件には、前記始動処理の継続時間が所定の継続時間以上となったことが含まれることを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１出力制限値よりも大きな第２出力制限値を設定し、前記第２出力制限値を超えない範囲で前記放電電力を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記始動処理の継続時間が前記所定の継続時間未満であっても前記二次電池の熱負荷の状態を示す指標値が予め定められた閾値以上となったことを条件として前記放電電力を前記第１出力制限値に収束させることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関および電動機を駆動源として搭載するとともに、充放電可能な二次電池を備えたハイブリッド車両に用いられる車両用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ハイブリッド車両には、電動機に電力を出力可能で、かつ発電機で発電された電力を蓄電可能な蓄電装置として二次電池が搭載されている。通常、このような二次電池は、放電と充電とが繰り返しなされるが、過放電および過充電による劣化から保護するため、放電電力および充電電力のそれぞれが所定の上限値を超えないように制限されている。ところが、例えば運転者の加速要求に応じて要求パワーが増大し、二次電池からの放電電力が所定の上限値に達すると、これ以上の放電電力の上昇が制限され、電動機による駆動力の上昇が停止して車両の加速も中断される。この結果、運転者の加速要求に応えられないばかりか、加速度変化が生じて運転者に違和感を与えるという不具合がある。
【０００３】
そこで、近年、比較的大きな加速要求がなされた場合に、必要に応じて放電電力の上限値を定常状態で許容される限界値としての上限値から一時的に増大させることによって、運転者の加速要求に対応するようにした車両用制御装置が開発されている。
【０００４】
従来、この種の車両用制御装置として、二次電池の電流値に基づき、二次電池の劣化開始を示す劣化ファクタを算出し、この劣化ファクタに応じて二次電池の放電電力の上限値である放電許容電力を決定するとともに、加速要求あるいは内燃機関の始動要求に起因した超過出力要求がなされた場合には、劣化ファクタに応じて決定された放電許容電力を一時的に増大させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特に、この車両用制御装置では、劣化ファクタが所定の制限開始閾値以上であるときは、内燃機関を始動させる場合にのみ放電許容電力を一時的に増大させる。
【０００５】
この車両用制御装置によれば、内燃機関の始動要求に伴う超過出力要求がなされた場合にのみ放電許容電力を一時的に増大させることにより、増大前の本来の放電許容電力を超えた二次電池からの超過出力を必要最小限とすることができる。これにより、高電流での放電の継続に起因した二次電池の劣化を抑制することができる。また、内燃機関の始動後には、要求される動力を確保しつつ二次電池からの放電を抑制して電流を低下させることによって、放電の継続に起因した二次電池の劣化を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１０７５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の従来の車両用制御装置にあっては、内燃機関の始動要求時に放電許容電力を一時的に増大させ得るが、内燃機関の始動要求後の始動処理中に放電許容電力をどのように取り扱うかについては考慮されていない。このため、二次電池の負荷状態によっては、始動処理中に高電流での放電が所定時間以上継続されることにより二次電池や二次電池に電気的に接続された部品（以下、単に電気部品という）の保護上、問題となる場合もあり、このような場合に例えば始動処理が完了するまで一様に高電流での放電を継続したのでは二次電池や電気部品を適切に保護することができないおそれがある。ここで、二次電池の負荷状態とは、電流の大きさや放電の継続時間に応じた電池負荷（熱負荷、劣化影響負荷）の状態を指す。また、電気部品には、例えばシステムメインリレーやパワーケーブル等がある。
【０００８】
また、内燃機関の始動処理が比較的長時間に亘って実行された場合、高電流での放電継続に起因して二次電池や電気部品の保護が図れないばかりか、二次電池や電気部品を保護すべく始動処理の完了に伴い即座に放電電力を低下させると、車両の駆動力が急速に制限され、運転者に違和感を与えるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、内燃機関の始動処理中においても、二次電池の熱負荷に応じて内燃機関の始動に必要な放電電力を確保して内燃機関の始動性を向上させつつ、二次電池および二次電池に電気的に接続された部品を保護することができる車両用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】
【００１０】
本発明に係る車両用制御装置は、上記目的達成のため、（１）車両の駆動力を発生する動力源として内燃機関および電動機と、所定の出力制限値を超えない範囲で前記電動機と電力のやりとりを行う二次電池と、前記内燃機関の始動処理の実行時に、前記所定の出力制限値を前記二次電池の残容量および電池温度に基づき設定される第１出力制限値に対して一時的に増大させるとともに、前記増大された所定の出力制限値を超えない範囲で前記二次電池の放電電力を制御する制御手段と、を備えた車両に用いられる車両用制御装置であって、前記制御手段は、前記内燃機関の始動処理の実行中、前記放電電力が前記第１出力制限値より大きいとき、予め定められた収束条件が成立したことを条件として前記放電電力を前記第１出力制限値に所定の収束速度で収束させるよう構成され、前記所定の収束速度は、前記内燃機関の始動処理の実行中における前記二次電池の熱負荷が大きいほど、速くなるよう設定されるよう構成される。
【００１１】
この構成により、本発明に係る車両用制御装置は、内燃機関の始動処理中に放電電力を第１出力制限値に収束させる際、二次電池の熱負荷が大きいほど、速い収束速度で放電電力を第１出力制限値に収束させるようにしている。このため、内燃機関の始動処理中、二次電池の熱負荷が小さい場合には、比較的遅い収束速度で放電電力を収束させるので、収束速度が速い場合と比較して駆動トルクが急速に制限されることがない。したがって、駆動トルクの急速な制限に起因した始動ショック等の運転者に与える違和感を防止することができ、内燃機関の始動性を向上させることができる。
【００１２】
一方、内燃機関の始動処理中、二次電池の熱負荷が大きい場合には、熱負荷が小さい場合と比較して速い収束速度で放電電力を収束させるので、高電流での放電継続を回避することができ、二次電池および二次電池に電気的に接続された部品を保護することができる。ここで、二次電池の熱負荷とは、放電電流の大きさや放電継続時間等に応じた熱負荷である。また、二次電池の熱負荷には、二次電池に電気的に接続された部品の熱負荷が含まれる。
【００１３】
また、本発明に係る車両用制御装置は、上記（１）に記載の車両用制御装置において、（２）前記収束条件には、前記始動処理の継続時間が所定の継続時間以上となったことが含まれる。
【００１４】
この構成により、本発明に係る車両用制御装置は、内燃機関の始動処理の継続時間が所定の継続時間以上となったことを条件に放電電力を第１出力制限値に収束させる。このため、内燃機関の始動処理の継続時間が必要以上に長くなった場合には、始動処理の完了前であっても速やかに放電電力を低下させることができる。したがって、高電流での放電継続を回避することができ、二次電池および二次電池に電気的に接続された部品を保護することができる。
【００１５】
また、本発明に係る車両用制御装置は、上記（１）または（２）に記載の車両用制御装置において、（３）前記制御手段は、前記第１出力制限値よりも大きな第２出力制限値を設定し、前記第２出力制限値を超えない範囲で前記放電電力を制御する構成を有する。
【００１６】
この構成により、本発明に係る車両用制御装置は、第１出力制限値よりも大きな第２出力制限値を超えない範囲で放電電力を制御するので、放電電力が第１出力制限値を超えた状況下においても二次電池および二次電池に電気的に接続された部品を確実に保護することができる。
【００１７】
また、本発明に係る車両用制御装置は、上記（２）または（３）に記載の車両用制御装置において、（４）前記制御手段は、前記始動処理の継続時間が前記所定の継続時間未満であっても前記二次電池の熱負荷の状態を示す指標値が予め定められた閾値以上となったことを条件として前記放電電力を前記第１出力制限値に収束させる構成を有する。
【００１８】
この構成により、本発明に係る車両用制御装置は、始動処理の継続時間が所定の継続時間未満であっても二次電池の熱負荷の状態を示す指標値が予め定められた閾値以上となったことを条件として放電電力を第１出力制限値に収束させる。したがって、始動処理の継続時間が所定の継続時間以上となる前に二次電池や二次電池に電気的に接続された部品がその保護上、許容できない熱負荷の状態となった場合には、放電電力を低下させることにより二次電池および二次電池に電気的に接続された部品を確実に保護することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、内燃機関の始動処理中においても、二次電池の熱負荷に応じて内燃機関の始動に必要な放電電力を確保して内燃機関の始動性を向上させつつ、二次電池および二次電池に電気的に接続された部品を保護することができる車両用制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用制御装置が適用されるハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るバッテリＥＣＵで実行されるバッテリの放電電力の出力制限値の管理制御を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態における管理制御により変化するバッテリの放電電力の出力制限値の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】
図１〜図３を参照して、本発明の実施の形態に係る車両用制御装置について説明する。本実施の形態に係る車両用制御装置は、車両の駆動力を発生する動力源として内燃機関および電動機を搭載した車両、いわゆるハイブリッド車両に用いられる。
【００２３】
図１に示すように、ハイブリッド車両１は、エンジン２と、動力分配統合機構３と、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２と、減速ギヤ４と、車両用制御装置１０とを含んで構成されている。車両用制御装置１０は、バッテリ８０と、バッテリ用電子制御装置（以下、単にバッテリＥＣＵという）４００と、温度センサ８７とを含んで構成されている。本実施の形態におけるバッテリＥＣＵ４００は、本発明に係る制御手段を構成する。
【００２４】
エンジン２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されている。エンジン２は、図示しない燃料噴射弁からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を燃料室に吸入する。次いで、エンジン２は、吸入した混合気を爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられる図示しないピストンの往復運動をクランクシャフト２７の回転運動に変換する。
【００２５】
また、エンジン２は、エンジン用電子制御装置（以下、単にエンジンＥＣＵという）２００によって制御されるようになっている。エンジンＥＣＵ２００には、クランクポジションセンサや水温センサ等の各種センサ類が接続されている。エンジンＥＣＵ２００は、エンジン２を駆動するための種々の制御信号、例えば燃料噴射弁への駆動信号や、スロットル開度を調節するスロットルモータへの駆動信号、イグニッションコイルへの制御信号などを出力ポートを介して出力するようになっている。
【００２６】
エンジンＥＣＵ２００は、ハイブリッド用電子制御装置（以下、単にＨＶＥＣＵという）１００と通信しており、ＨＶＥＣＵ１００からの制御信号によりエンジン２を運転制御するとともに、必要に応じてエンジン２の運転状態に関するデータを出力する。
【００２７】
また、エンジンＥＣＵ２００は、ハイブリッド車両１の走行中に、車両状態に応じてエンジン２の停止および始動を間欠的に行う間欠制御を実行可能である。例えばエンジン２の冷却水温が所定温度（例えば、５５℃〜６５℃）以上であり、バッテリ８０の残容量（ＳＯＣ）が所定の管理領域内にあり、かつアクセルペダル８の操作量に応じて設定されるユーザ要求パワーが第１の閾値（例えば、２ｋＷ〜１０ｋＷ）未満となると、エンジンＥＣＵ２００はエンジン２を自動的に停止させる。一方、ハイブリッド車両１のモータ走行モード中に、例えばユーザ要求パワーが第１の閾値よりも大きな第２の閾値（例えば、４ｋＷ〜１５ｋＷ）以上となったときには、モータＭＧ１によるクランキングを伴うエンジン始動処理が実行されることにより、停止されているエンジン２が再始動される。この間欠制御により、エンジン２における燃料消費量およびエンジン２からの排気量が低減される。したがって、大気環境保全や燃費向上が実現される。以下の説明では、間欠制御によるエンジン２の始動を間欠始動といい、間欠制御によるエンジン２の停止を間欠停止という。
【００２８】
動力分配統合機構３は、クランクシャフト２７にダンパ３０を介して接続された３軸式の動力分配統合機構である。動力分配統合機構３は、外歯歯車のサンギヤ３１と、サンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１およびリングギヤ３２に噛み合う複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備えている。つまり、動力分配統合機構３は、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。
【００２９】
キャリア３４はクランクシャフト２７に連結され、サンギヤ３１はモータジェネレータＭＧ１に連結されている。また、リングギヤ３２は、リングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ４に連結されている。リングギヤ軸３２ａには、カウンタドライブギヤ３５が連結されている。カウンタドライブギヤ３５は、ギヤ機構６０と噛み合っている。
【００３０】
動力分配統合機構３は、モータジェネレータＭＧ１が発電機として機能するときには、キャリア３４から入力されるエンジン２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配する。一方、動力分配統合機構３は、モータジェネレータＭＧ１が電動機として機能するときには、キャリア３４から入力されるエンジン２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータジェネレータＭＧ１からの動力とを統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、カウンタドライブギヤ３５からギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ、６３ｂに出力される。
【００３１】
減速ギヤ４は、モータジェネレータＭＧ２に連結されたサンギヤ４１と、サンギヤ４１と同心円上に配置されたリングギヤ４２と、サンギヤ４１およびリングギヤ４２に噛み合う複数のピニオンギヤ４３と、一端が本体ケースに固定され、他端がピニオンギヤ４３を自転自在に支持する支持軸を有するキャリア４４とを備えている。減速ギヤ４は、サンギヤ４１、リングギヤ４２およびピニオンギヤ４３を回転要素としてモータジェネレータＭＧ２から伝達された回転を減速して駆動トルクを増幅する遊星歯車機構を構成している。
【００３２】
減速ギヤ４は、モータジェネレータＭＧ２が電動機として機能するときには、モータジェネレータＭＧ２から伝達された回転を減速して駆動トルクを増幅してリングギヤ４２から出力する。一方、減速ギヤ４は、リングギヤ４２に入力された動力による回転を加速して駆動トルクを減衰させてサンギヤ４１から出力することにより、モータジェネレータＭＧ２を発電機として機能させる。
【００３３】
モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２は、供給された電力を機械的動力に変換する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを兼ね備えた周知の同期発電電動機として構成されている。モータジェネレータＭＧ１は、主に発電機として用いられ、モータジェネレータＭＧ２は、主に電動機として用いられる。本実施の形態におけるモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２は、本発明に係る電動機を構成する。
【００３４】
モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２は、インバータ８１、８２を介してバッテリ８０と電力のやりとりを行う。インバータ８１、８２とバッテリ８０とを接続する電力ライン８３は、各インバータ８１、８２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータジェネレータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ８０は、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ８０は充放電されない。
【００３５】
モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御装置（以下、単にモータＥＣＵという）３００により駆動制御されている。モータＥＣＵ３００には、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ８５、８６からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２に印加される相電流などが入力される。モータＥＣＵ３００からは、インバータ８１、８２へのスイッチング制御信号が出力されている。
【００３６】
モータＥＣＵ３００は、ＨＶＥＣＵ１００と通信しており、ＨＶＥＣＵ１００からの制御信号によってモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を駆動制御するとともに必要に応じてモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ１００に出力する。モータＥＣＵ３００は、回転位置検出センサ８５、８６からの信号に基づいてモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の回転数Ｎｍ１、Ｎｍ２を演算する。
【００３７】
バッテリ８０は、ニッケル水素やリチウムイオン等からなる充放電可能な二次電池として構成されている。特に、バッテリ８０をリチウムイオン二次電池で構成した場合には、高い残容量依存性と高い温度依存性の出力特性をもつこととなる。
【００３８】
このバッテリ８０は、バッテリＥＣＵ４００によって管理されている。バッテリＥＣＵ４００には、バッテリ８０を管理するのに必要な信号、例えばバッテリ８０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ８０の出力端子に接続された電力ライン８３に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ８０に取り付けられた温度センサ８７からの電池温度Ｔｂなどが入力される。
【００３９】
バッテリＥＣＵ４００は、必要に応じてバッテリ８０の状態に関するデータを通信によりＨＶＥＣＵ１００に出力する。また、バッテリＥＣＵ４００は、バッテリ８０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ８０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ、Ｗｏｕｔを演算している。例えば、これら入出力制限Ｗｉｎ、Ｗｏｕｔは、それぞれのバッテリ温度Ｔｂに基づく温度依存値にバッテリ８０の残容量（ＳＯＣ）に基づく入力制限用補正係数または出力制限用補正係数を乗じることにより設定可能である。また、これら入出力制限Ｗｉｎ、Ｗｏｕｔは、演算による他、例えば残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとが予め関係付けられた入出力制限用マップを参照することにより求めるようにしてもよい。
【００４０】
ここで、ハイブリッド車両１においては、間欠制御によりエンジン２を間欠停止した状態での走行、すなわちモータ走行が継続されると、バッテリ８０からの放電電力が増大することに起因してバッテリ８０の熱負荷も増大する。このため、上述のように出力制限Ｗｏｕｔを設けて増大する熱負荷からバッテリ８０を保護するようにしている。したがって、バッテリ８０は、上述のように演算により予め定められた出力制限Ｗｏｕｔを超えない範囲でモータＭＧ１、ＭＧ２やその他の電気負荷との間で電力のやりとりを行うようになっている。
【００４１】
ところが、出力制限Ｗｏｕｔによって放電電力が制限されている状態で、比較的大きなユーザ要求パワーが入力されたことによりエンジン２の間欠始動の要求（以下、単に始動要求という）がなされると、クランキング等のエンジン始動処理が実行され、このエンジン始動処理に伴いバッテリ８０の放電電力が間欠停止時の放電電力に対して増大する。このとき、バッテリ８０は、放電電力が出力制限Ｗｏｕｔにより制限されているため、出力制限Ｗｏｕｔを超える放電電力を出力することができない。このような場合、ユーザ要求パワーに応じた要求動力を出力させることができない場合があり、運転者に対して加速度変化やショック等の違和感を与えるおそれがある。
【００４２】
そこで、本実施の形態では、バッテリＥＣＵ４００は、エンジン２の始動処理の実行時に予め定められた出力制限Ｗｏｕｔを一時的に拡大させるとともに、拡大された出力制限Ｗｏｕｔを超えない範囲でバッテリ８０の放電電力を制御するようになっている。これにより、ユーザ要求パワーに応じた要求動力の出力が可能となり、エンジン２の始動処理に伴い、運転者に対して加速度変化やショック等の違和感を与えることを防止することができる。このような出力制限Ｗｏｕｔの設定、変更は、バッテリＥＣＵ４００による出力制限値の管理制御において実行される。出力制限値の管理制御の詳細は、後述する。
【００４３】
ＨＶＥＣＵ１００は、ＣＰＵ１００ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶するＲＯＭ１００ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ１００ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。
【００４４】
ＨＶＥＣＵ１００には、イグニッションスイッチ１０１、アクセルペダルポジションセンサ１０２、車速センサ１０３が接続されている。イグニッションスイッチ１０１は、ユーザの操作に応じてイグニッション信号をＨＶＥＣＵ１００に出力する。アクセルペダルポジションセンサ１０２は、アクセルペダル８の操作量に基づきアクセル開度Ａｃｃを検出し、アクセル開度Ａｃｃに応じた信号をＨＶＥＣＵ１００に出力する。車速センサ１０３は、ハイブリッド車両１の車速Ｖを検出し、車速Ｖに応じた信号をＨＶＥＣＵ１００に出力する。
【００４５】
ＨＶＥＣＵ１００は、前述したように、エンジンＥＣＵ２００やモータＥＣＵ３００およびバッテリＥＣＵ４００と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２００やモータＥＣＵ３００およびバッテリＥＣＵ４００と各種制御信号やデータのやりとりを行っている。
【００４６】
このように構成されたハイブリッド車両１では、アクセル操作量Ａｃｃと車速Ｖとに基づいてユーザ要求パワーが算出され、このユーザ要求パワーに対応する要求動力がカウンタドライブギヤ３５に出力されるよう、エンジン２とモータＭＧ１、ＭＧ２とが運転制御される。また、ハイブリッド車両１の走行モードとしては、例えばハイブリッド走行モードやモータ走行モードあるいは回生走行モード等がある。
【００４７】
ハイブリッド走行モードでは、エンジン２の機関出力を利用してモータＭＧ１に発電させつつ、エンジン２およびモータＭＧ２の両者を駆動力源としてハイブリッド車両１を走行させる。モータ走行モードでは、エンジン２を停止させた状態でモータＭＧ２を駆動力源としてハイブリッド車両１を走行させる。回生走行モードは、減速要求等の所定条件が成立した場合に減速機構６０を介して入力されるエネルギを利用してモータＭＧ２にて発電を行う走行モードである。
【００４８】
次に、図２および図３を参照して、バッテリＥＣＵ４００によって実行されるバッテリ８０の出力制限値の管理制御について、詳しく説明する。
【００４９】
図２に示す出力制限値の管理制御は、ハイブリッドシステム起動後、所定時間間隔で繰り返し実行される。特に、本実施の形態では、この出力制限値の管理制御は、エンジン２を間欠的に停止および始動させる間欠制御中に実行されるものとした。
【００５０】
また、出力制限値の管理制御においては、出力制限Ｗｏｕｔとして出力制限値Ｗｏ１と出力制限値Ｗｏ２を設定するようにした。出力制限値Ｗｏ１は、バッテリ８０の残容量（ＳＯＣ）および電池温度Ｔｂに基づき設定される定常的な出力制限であって、バッテリ８０やバッテリ８０に電気的に接続された部品（以下、単に電気部品という）の熱負荷の状態によっては短時間であれば超過を許容可能な出力制限として予め定められるものである。出力制限値Ｗｏ２は、出力制限値Ｗｏ１よりも大きな値の出力制限値であって、短時間であっても超過を許容できない、つまり如何なる条件であっても超過不可とされる出力制限である。これら出力制限値Ｗｏ１、Ｗｏ２は、例えば図３に示すように、エンジン２の間欠停止から運転状態移行後、所定時間経過するまでは、時間の経過に伴い小さくなるよう設定されている。これは、バッテリ８０や電気部品を熱負荷から適切に保護するためである。特に、電気部品は、バッテリ８０よりも熱容量が小さく電力変動に、より速く応答する。したがって、このような熱容量の小さな部品を熱負荷から保護するため、出力制限値Ｗｏ１、Ｗｏ２が時間の経過に伴い小さくなるよう設定される。ここで、バッテリ８０や電気部品の熱負荷とは、例えば放電電流の大きさや放電継続時間等に応じた熱負荷である。また、電気部品としては、例えばシステムメインリレーやパワーケーブル等が挙げられる。本実施の形態における出力制限値Ｗｏ１は、本発明における第１出力制限値に相当し、出力制限値Ｗｏ２は、本発明における第２出力制限値に相当する。また、本実施の形態における上述の熱負荷は、本発明に係る二次電池の熱負荷に相当する。
【００５１】
また、バッテリＥＣＵ４００は、図２に示す処理に従って制御可能な制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを設定可能である。本実施の形態では、図３に示すように、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄは、例えばエンジン始動処理の非実行時等には出力制限値Ｗｏ１と同値に制御されるが、エンジン始動処理が実行されると、出力制限値Ｗｏ１よりも大きな値まで増大される。その後、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄは、予め定められた収束条件の成立により、出力制限値Ｗｏ１に収束するよう制御される。すなわち、バッテリＥＣＵ４００は、エンジン始動処理の実行時に、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを出力制限値Ｗｏ１に対して一時的に増大させるとともに、増大された制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを超えない範囲でバッテリ８０の放電電力を制御する。また、バッテリＥＣＵ４００は、エンジン始動処理の実行中、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄが出力制限値Ｗｏ１より大きいとき、予め定められた収束条件が成立したことを条件として制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを出力制限値Ｗｏ１に後述する所定の収束速度Δｃ１や収束速度Δｃ２で収束させる。
【００５２】
本実施の形態においては、エンジン始動処理の継続時間ｔが所定の継続時間ｔａ未満でない、すなわちエンジン始動処理の開始から所定の継続時間ｔａが経過したことを上記所定の収束条件とした。ただし、この収束条件が成立していない場合であっても、後述するように、何らかの要因によりバッテリ８０や電気部品の熱負荷が許容できない熱負荷の状態（Ｆ値≧閾値Ｂ）となった場合には、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄは出力制限値Ｗｏ１に収束させられる。ここで、Ｆ値とは、バッテリ８０や電気部品の熱影響等を反映した評価関数値であり、例えばバッテリ８０の放電電流や放電継続時間等に依存して増減する値である。このＦ値は、例えば放電電流や放電継続時間等の各種パラメータを基準に予め実験的に求めて記憶されたマップを参照したり、これら各種パラメータを変数として演算により求めることができる。
【００５３】
また、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄは、上述の出力制限値Ｗｏ２より大きくされることはない。したがって、バッテリ８０の放電電力は、特にエンジン始動処理の実行中は出力制限値Ｗｏ１を超過可能であるが、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを超えない範囲で、かつ出力制限値Ｗｏ２を超えない範囲で制御されることとなる。本実施の形態における制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄは、本発明における所定の出力制限値に相当する。
【００５４】
図２に示すように、バッテリＥＣＵ４００は、エンジン２の間欠制御中に、エンジン始動処理実行でなく、かつ管理制御実施フラグＸｅｘｅがＯＦＦ（Ｘｅｘｅ＝ＯＦＦ）であるか否かを判定する（ステップＳ１）。エンジン始動処理の実行有無は、例えばＨＶＥＣＵ１００によりエンジンＥＣＵ２００に対してエンジン２の始動要求にかかる始動信号が送信されたか否かの情報あるいはかかる始動信号をＨＶＥＣＵ１００から取得することにより判定することができる。また、管理制御実施フラグＸｅｘｅは、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄが出力制限値Ｗｏ１より大きな値まで拡大されているか否かを示す実施フラグである（ステップＳ９参照）。
【００５５】
バッテリＥＣＵ４００は、ステップＳ１において肯定的な判定がなされた場合には、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを出力制限値Ｗｏ１と同値（Ｗｏｃｍｄ＝Ｗｏ１）として（ステップＳ２）、本処理を終了する。この場合、バッテリ８０の放電電力は、出力制限値Ｗｏ１を超えない範囲で制御されることとなる。
【００５６】
一方、バッテリＥＣＵ４００は、ステップＳ１において否定的な判定がなされた場合には、バッテリ８０や電気部品の熱負荷の状態を示す指標値としての初回Ｆ値が予め定められた閾値Ａ以上（初回Ｆ値≧閾値Ａ）であるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００５７】
ここで、初回Ｆ値は、今回のエンジン始動処理における本ステップ初回移行時のＦ値である。また、閾値Ａは、エンジン始動処理中にＦ値が後述する閾値Ｂに到達することのないような値に設定されている。閾値Ａは、例えばバッテリＥＣＵ４００のＲＯＭに予め記憶されている。
【００５８】
バッテリＥＣＵ４００は、ステップＳ３においてＦ値が閾値Ａ以上（初回Ｆ値≧閾値Ａ）であると判定した場合には、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを増大させるとエンジン始動処理中にＦ値が後述する閾値Ｂに到達してしまうおそれがあるため、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを出力制限値Ｗｏ１と同値（Ｗｏｃｍｄ＝Ｗｏ１）に設定し、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを増大させないようにする（ステップＳ４）。
【００５９】
次いで、バッテリＥＣＵ４００は、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄが出力制限値Ｗｏ１と同値（Ｗｏｃｍｄ＝Ｗｏ１）であるか否かを判定する（ステップＳ５）。今回の管理制御においてはステップＳ４にてＷｏｃｍｄ＝Ｗｏ１となっているので、本ステップでは肯定的な判断がなされ、前回までの管理制御において管理制御実施フラグＸｅｘｅがＯＮとなっていれば、これをＯＦＦにして（ステップＳ６）本処理を終了する。ただし、管理制御実施フラグＸｅｘｅがＯＮされていない場合には、本ステップは省略される。
【００６０】
他方、バッテリＥＣＵ４００は、ステップＳ３においてＦ値が閾値Ａ以上（初回Ｆ値≧閾値Ａ）でないと判定した場合には、バッテリ８０や電気部品の熱負荷が比較的小さいと判断して、エンジン始動処理が実行中すなわち継続中で、かつエンジン始動処理の継続時間ｔが所定の継続時間ｔａ未満であるか否かを判定する（ステップＳ７）。
【００６１】
バッテリＥＣＵ４００は、エンジン始動処理が継続中で、かつ継続時間ｔが所定の継続時間ｔａ未満であると判定した場合には、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを前回値に保持（Ｗｏｃｍｄ＝前回値）する（ステップＳ８）。これにより、図３に示すように、エンジン始動処理の開始時刻ｔ１まで出力制限値Ｗｏ１と同値とされていた制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄが出力制限値Ｗｏ１よりも大きな値に制御される。具体的には、エンジン始動処理の開始時刻ｔ１における制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄが以降保持されることから、結果として時間経過とともに低下する出力制限値Ｗｏ１に対して制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄが増大（拡大）されることとなる。
【００６２】
次いで、バッテリＥＣＵ４００は、管理制御実施フラグＸｅｘｅをＯＮとし（Ｘｅｘｅ＝ＯＮ）、ステップＳ１０に移行する（ステップＳ９）。
【００６３】
一方、バッテリＥＣＵ４００は、ステップＳ７においてエンジン始動処理が継続中で、かつ継続時間ｔが所定の継続時間ｔａ未満でないと判定した場合には、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを出力制限値Ｗｏ１に向かって所定の収束速度Δｃ１で除減して収束させるよう制御する（ステップＳ１３）。具体的には、図３に示すように、所定の継続時間ｔａ以上となった時刻ｔ２から制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを出力制限値Ｗｏ１に向かって比較的遅い収束速度Δｃ１で除減して収束させる。ここで、バッテリ８０の放電電力が制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄと同値で制御されるものとしたとき、バッテリ８０の放電電力は、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄと同様の収束速度Δｃ１で出力制限値Ｗｏ１に向かって除減して収束させられる。また、本ステップは、ステップＳ８において制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄが拡大された後の管理制御において移行する処理である。
【００６４】
本実施の形態において、エンジン始動処理の完了後ではなく、所定の継続時間ｔａの経過後に制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを出力制限値Ｗｏ１に向かって除減して収束させることとした理由は、次の通りである。
【００６５】
すなわち、種々の要因によりエンジン始動処理が通常よりも長時間に亘って継続されると、バッテリ８０の放電電力が出力制限値Ｗｏ１を超えた状態が長時間継続され、バッテリ８０や電気部品の熱負荷が増大することとなる。このとき、バッテリ８０や電気部品を保護しようと放電電力を即座に出力制限値Ｗｏ１に収束させると、ハイブリッド車両１の駆動力（駆動トルク）が急速に制限されることとなる。これにより、運転者に加速度変化やショック等の違和感を与える可能性がある。そこで、本実施の形態では、エンジン始動処理の完了前に所定の継続時間ｔａが経過した場合には、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを出力制限値Ｗｏ１に向かって除減して収束させることにより、放電電力も出力制限値Ｗｏ１に除減して収束させるようにした。これにより、運転者に与える違和感を抑制することができる。
【００６６】
したがって、継続時間ｔａは、上述したＦ値等を考慮して、バッテリ８０や電気部品の保護が必要となるほどに熱負荷が増大しない程度の継続時間に設定される。この継続時間ｔａは、予め実験的に求めて記憶された一の継続時間であってもよいし、エンジン始動処理の実行開始時のＦ値等に応じて適宜最適な継続時間を選択するようにしてもよい。
【００６７】
次いで、バッテリＥＣＵ４００は、Ｆ値が予め定められた閾値Ｂ以上（Ｆ値≧閾値Ｂ）となったか否かを判定する（ステップＳ１０）。ここで、本ステップで用いるＦ値は、ステップＳ３における初回Ｆ値と異なり、例えばバッテリ８０や電気部品の熱負荷の変化に伴い毎回の管理制御において増減する値となる。ここで、閾値Ａは、初回Ｆ値が閾値Ａ未満である場合において制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを出力制限値Ｗｏ１に収束させる過程で、Ｆ値が閾値Ｂ以上となることのないような値に設定されている。したがって、本来、Ｆ値が閾値Ｂ以上となることはないが、何らかの要因によりエンジン始動処理中にバッテリ８０や電気部品の熱負荷が許容できないほど増大する場合も考えられることから、このような場合に対処するために最終的な保護として本ステップを設けた。閾値Ｂは、上述した閾値Ａと同値であってもよいし、閾値Ａよりも大きな値とする等、閾値Ａと異なる値であってもよい。閾値Ｂは、例えばバッテリＥＣＵ４００のＲＯＭに予め記憶されている。
【００６８】
バッテリＥＣＵ４００は、ステップＳ１０においてＦ値が閾値Ｂ以上（Ｆ値≧閾値Ｂ）となっていないと判定した場合には、ステップＳ１１を実行することなくステップＳ１２に移行する。すなわち、ステップＳ８において制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄが前回値に保持されている（Ｗｏｃｍｄ＝前回値）場合には、Ｗｏｃｍｄ＝前回値を維持する。また、ステップＳ１３において制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを出力制限値Ｗｏ１に向かって収束させている場合には、このときの収束速度Δｃ１を維持する。
【００６９】
一方、バッテリＥＣＵ４００は、ステップＳ１０においてＦ値が閾値Ｂ以上（Ｆ値≧閾値Ｂ）であると判定した場合には、バッテリ８０や電気部品の保護のため、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを出力制限値Ｗｏ１に向かって収束速度Δｃ１よりも速い収束速度Δｃ２で即座に収束させるよう制御する（ステップＳ１１）。
【００７０】
このように、本実施の形態においては、ステップＳ７においてエンジン始動処理が継続中で、かつ継続時間ｔが所定の継続時間ｔａ未満でないと判定されると、Ｆ値が閾値Ｂ以上であるか否かにより収束速度Δｃ１と収束速度Δｃ２とでその収束速度を変更するようにしている。より詳細には、収束速度は、Ｆ値が閾値Ｂ以上である、つまりエンジン始動処理の実行中におけるバッテリ８０や電気部品の熱負荷が大きいほど、速くなるように設定される。
【００７１】
他方、バッテリＥＣＵ４００は、ステップＳ７においてエンジン始動処理の継続時間ｔが所定の継続時間ｔａ未満であると判定された場合であっても、Ｆ値が閾値Ｂ以上となったことを条件として前回値に保持されている制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを即座に出力制限値Ｗｏ１に収束させる。
【００７２】
次いで、バッテリＥＣＵ４００は、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄを出力制限値Ｗｏ２で上限ガードして（ステップＳ１２）、ステップＳ５に移行する。具体的には、図３に示すように、収束速度Δｃ１で収束している制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄが時刻ｔ３において出力制限値Ｗｏ２と同値となると、これ以降、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄは出力制限値Ｗｏ２によって上限ガードされる。
【００７３】
その後、時刻ｔ４が経過するとエンジン始動処理が完了し、エンジン２の運転が開始される。次いで、エンジン始動処理の完了後、所定時間が経過すると、バッテリ８０や電気部品の熱負荷が低下し始めるため、これに併せて出力制限値Ｗｏ１、Ｗｏ２の低下が止まる。その後は、出力制限値Ｗｏ１、Ｗｏ２は、バッテリ８０や電気部品の熱負荷のさらなる低下とともに同値を保持あるいは上昇に転じる。次いで、時刻ｔ５が経過すると、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄは出力制限値Ｗｏ１に収束することとなる。ただし、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄは、ステップＳ１１において即座に収束させられる場合には、時刻ｔ５が経過する前に出力制限値Ｗｏ１に収束することとなる。
【００７４】
次いで、バッテリＥＣＵ４００は、ステップＳ５において制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄが出力制限値Ｗｏ１と同値（Ｗｏｃｍｄ＝Ｗｏ１）となったか否かを判定する。バッテリＥＣＵ４００は、Ｗｏｃｍｄ＝Ｗｏ１となっていないと判定した場合には、ステップＳ６を実行することなく本処理を終了する。
【００７５】
一方、バッテリＥＣＵ４００は、例えば図３に示す時刻ｔ５において示されるようにＷｏｃｍｄ＝Ｗｏ１となったと判定した場合には、管理制御実施フラグＸｅｘｅをＯＦＦして（ステップＳ６）本処理を終了する。
【００７６】
図２に示すバッテリ８０の出力制限値の管理制御では、主として制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄの制御について説明したが、バッテリ８０の放電電力が制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄと略同値として制御されるものとすれば、以下の作用効果を得ることができる。
【００７７】
すなわち、本実施の形態に係る車両用制御装置１０においては、エンジン始動処理の実行中に放電電力を出力制限値Ｗｏ１に収束させる際、バッテリ８０や電気部品の熱負荷が大きいほど、速い収束速度Δｃ２で放電電力を出力制限値Ｗｏ１に収束させることができる。
【００７８】
このため、エンジン始動処理の実行中、バッテリ８０や電気部品の熱負荷が小さい場合には、比較的遅い収束速度Δｃ１で放電電力を収束させるので、収束速度が速い場合と比較してハイブリッド車両１の駆動力（駆動トルク）が急速に制限されることがない。したがって、駆動トルクの急速な制限に起因した始動ショック等の運転者に与える違和感を防止することができ、エンジン２の始動性を向上させることができる。
【００７９】
一方、エンジン始動処理の実行中、バッテリ８０や電気部品の熱負荷が大きい場合には、熱負荷が小さい場合と比較して速い収束速度Δｃ２で放電電力を収束させるので、高電流での放電継続を回避することができ、バッテリ８０や電気部品を保護することができる。
【００８０】
また、本実施の形態に係る車両用制御装置１０は、エンジン始動処理の継続時間ｔが所定の継続時間ｔａ以上となったことを条件に放電電力を出力制限値Ｗｏ１に収束させる。このため、エンジン始動処理の継続時間ｔが必要以上に長くなった場合には、エンジン始動処理の完了前であっても速やかに放電電力を低下させることができる。したがって、高電流での放電継続を回避することができ、バッテリ８０や電気部品を保護することができる。
【００８１】
また、本実施の形態に係る車両用制御装置１０は、出力制限値Ｗｏ１よりも大きな第２出力制限値Ｗｏ２を超えない範囲で放電電力を制御するので、放電電力が出力制限値Ｗｏ１を超えた状況下においてもバッテリ８０や電気部品を確実に保護することができる。
【００８２】
さらに、本実施の形態に係る車両用制御装置１０は、エンジン始動処理の継続時間ｔが所定の継続時間ｔａ未満であってもＦ値が予め定められた閾値Ｂ以上となったことを条件として放電電力を出力制限値Ｗｏ１に即座に収束させる。したがって、エンジン始動処理の継続時間ｔが所定の継続時間ｔａ以上となる前にバッテリ８０や電気部品がその保護上、許容できない熱負荷の状態となった場合には、放電電力を即座に低下させることによりバッテリ８０や電気部品を確実に保護することができる。
【００８３】
なお、本実施の形態では、制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄの収束条件として、エンジン始動処理の継続時間ｔが所定の継続時間ｔａ未満でない、すなわちエンジン始動処理の開始から所定の継続時間ｔａが経過したことを用いたが、エンジン始動処理の完了を制御用出力制限値Ｗｏｃｍｄの収束条件としてもよい。
【００８４】
以上説明したように、本発明に係る車両用制御装置は、内燃機関の始動処理中においても、二次電池の熱負荷に応じて内燃機関の始動に必要な放電電力を確保して内燃機関の始動性を向上させつつ、二次電池および二次電池に電気的に接続された部品を保護することができ、内燃機関および電動機を駆動源として搭載するとともに、充放電可能な二次電池を備えたハイブリッド車両に用いられる車両用制御装置に有用である。
【符号の説明】
【００８５】
１  ハイブリッド車両（車両）
２  エンジン（内燃機関）
１０  車両用制御装置
８０  バッテリ（二次電池）
８７  温度センサ
１００  ＨＶＥＣＵ
４００  バッテリＥＣＵ（制御手段）
ＭＧ１、ＭＧ２  モータジェネレータ（電動機）
【図１】
2013126825.tif 000003
【図２】
2013126825.tif 000004
【図３】
2013126825.tif 000005