JP6160249B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、スタータモータの電源であるキャパシタと、車載バッテリの電力を用いてキャパシタの再充電を制御するキャパシタ再充電制御手段と、を備える車両の制御装置に関する。

従来、エンジン始動用のスタータモータ用の電源（キャパシタ）の残容量をみて、スタータモータを用いたエンジン始動であるスタータ始動の許可/禁止を判定する車両のエンジン自動停止・始動制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２５７１２０号公報

しかしながら、従来装置にあっては、スタータ始動の直後、エンジンの再始動要求があった場合、スタータ始動による放電によりキャパシタ残容量が許可判定容量を下回っていると、キャパシタの再充電が開始される。このため、キャパシタ残容量と許可判定容量の乖離幅が大きい場合、再充電開始から許可判定容量に達するまでの間、スタータモータによるエンジン再始動を待つことになり、エンジンの再始動を許可するまでに長時間を要する、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、スタータモータによりエンジンを始動するスタータ始動後、エンジンの再始動を許可するまでの所要時間を短縮することができる車両の制御装置を提供することを目的とする。

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を有する。電源システムとして、車載バッテリと、前記スタータモータの電源であるキャパシタと、前記車載バッテリの電力を用いて前記キャパシタの再充電を制御するキャパシタ再充電制御手段と、を備える。
このハイブリッド車両の制御装置において、
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エンジン始動制御手段と、前記キャパシタの電圧を検出するキャパシタ電圧検出手段と、を設ける。
前記キャパシタ再充電制御手段は、スタータ始動後、キャパシタ電圧が所定電圧以下であるとき、前記キャパシタの再充電を開始し、前記キャパシタへの再充電進行によってキャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧よりも低く、所定電圧よりも高い再充電始動許可電圧以上になると、前記スタータ始動を許可する。

よって、スタータ始動後、キャパシタ電圧が所定電圧以下であるとき、キャパシタ再充電制御手段において、キャパシタの再充電が開始され、キャパシタへの再充電進行によってキャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧よりも低く、所定電圧よりも高い再充電始動許可電圧以上になると、スタータ始動が許可される。
すなわち、キャパシタの再充電が開始されたときにスタータ始動を許可する再充電始動許可電圧を、通常時の閾値であるスタータ始動許可電圧よりも低い電圧値に設定している。このため、キャパシタ電圧が同じレベルまで低下していると、再充電開始電圧からスタータ始動許可電圧までの電圧乖離幅より、再充電開始電圧から再充電始動許可電圧までの電圧乖離幅が狭くなる。したがって、キャパシタの再充電を開始した後、再充電始動許可電圧以上になるまでの所要時間が、スタータ始動許可電圧を閾値とする場合の所要時間に比べて短縮される。
この結果、スタータモータによりエンジンを始動するスタータ始動後、エンジンの再始動を許可するまでの所要時間を短縮することができる。

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を示す全体システム図である。 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。 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。 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再充電制御処理の流れを示すフローチャートである。 キャパシタが満充電状態でスタータ始動を３回連続で行ったときのキャパシタ電圧とエンジンクランキング時間が変化する関係を示す特性図である。

以下、本発明の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。

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（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」、「キャパシタ再充電制御の詳細構成」に分けて説明する。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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（車載バッテリ）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。

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。

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。

前記強電バッテリ２１には、ＤＣハーネス３１を介して急速充電ポート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、急速充電ポート３２に接続することで外部充電される（プラグイン急速充電）。普通充電時には、例えば、家庭用電源からのコネクタプラグを、普通充電ポート３５に接続することで外部充電される（プラグイン普通充電）。

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。

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。

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（キャパシタ電圧検出手段）と、キャパシタ温度センサ５０と、を備えている。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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モードのときの値と、CSモード→CDモードのときの値とでヒステリシスを持たせている。

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（実施例１）。
(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。
(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。

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。

［キャパシタ再充電制御の詳細構成］
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再充電制御処理流れを示す（キャパシタ再充電制御手段）。以下、キャパシタ再充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。

ステップＳ１では、セル電圧モニタ４９により検出されるキャパシタ電圧が、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）の場合はステップＳ２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Ｓ３へ進む。
ここで、「スタータ始動許可電圧ａ」としては、例えば、図５に示すように、満充電でのキャパシタ電圧が13.5Ｖ程度の場合、スタータ始動によるクランキング所要時間（Cranking Time）が目標時間（Target Time）以下になる12.5Ｖ程度のキャパシタ電圧に設定している。

ステップＳ２では、ステップＳ１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、或いは、ステップＳ８でのキャパシタ満充電であるとの判断に続き、スタータモータ１を用いて横置きエンジン２を始動するスタータ始動を許可し、終了へ進む。

ステップＳ３では、ステップＳ１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、セル電圧モニタ４９により検出されるキャパシタ電圧が、所定電圧ｂ以下であるか否かを判断する。Yes（キャパシタ電圧≦所定電圧ｂ）の場合はステップＳ４へ進み、No（キャパシタ電圧＞所定電圧ｂ）の場合はステップＳ７へ進む。
ここで、「所定電圧ｂ」としては、例えば、満充電までの電圧差と、後述する充電電流１での充電時間の関係を求める。そして、充電時間が、実験的に求めたスタータ始動要求間隔に基づき決定した許容時間内になるように設定する。さらに、充電時間に対応する電圧差を満充電電圧から減算することで、所定電圧ｂを決定する。

ステップＳ４では、ステップＳ３でのキャパシタ電圧≦所定電圧ｂであるとの判断、或いは、ステップＳ５でのキャパシタ電圧＜再充電始動許可電圧ｃであるとの判断に続き、キャパシタ充電電流を、電流１(例えば、15A)から電流２（例えば、20A）に変更し、電流２により再充電を行い、ステップＳ５へ進む。
ここで、キャパシタ充電電流の基本電流は電流１であり、電流１より高い電流２により再充電を行う。そして、電流１は、キャパシタ２３の発熱による劣化進行を抑える電流値に設定し、電流２は、キャパシタ２３の急な劣化進行を抑えながら充電速度を速めた急速再充電が達成される電流値に設定している。

ステップＳ５では、ステップＳ４での電流２による再充電に続き、セル電圧モニタ４９により検出されるキャパシタ電圧が、再充電始動許可電圧ｃ以上であるか否かを判断する。Yes（キャパシタ電圧≧再充電始動許可電圧ｃ）の場合はステップＳ６へ進み、No（キャパシタ電圧＜再充電始動許可電圧ｃ）の場合はステップＳ４へ戻る。
ここで、「再充電始動許可電圧ｃ」としては、例えば、図５に示すように、満充電でのキャパシタ電圧が13.5Ｖ程度の場合、スタータ始動によるクランキング所要時間（Cranking Time）が許容時間範囲内になる11.5Ｖ程度のキャパシタ電圧に設定している。ちなみに、キャパシタ電圧の関係は、（満充電電圧）＞（スタータ始動許可電圧ａ）＞（再充電始動許可電圧ｃ）＞（所定電圧ｂ）に設定している。

ステップＳ６では、ステップＳ５でのキャパシタ電圧≧再充電始動許可電圧ｃであるとの判断に続き、スタータモータ１を用いて横置きエンジン２を始動するスタータ始動を許可し、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ７では、ステップＳ３でのキャパシタ電圧＞所定電圧ｂであるとの判断、或いは、ステップＳ６でのスタータ始動許可、或いは、ステップＳ８でのキャパシタ２３が満充電でないとの判断に続き、キャパシタ充電電流を、電流２（例えば、20A）のときは電流１(例えば、15A)に変更し、電流１により再充電を行い、ステップＳ８へ進む。

ステップＳ８では、ステップＳ７での電流１による再充電に続き、キャパシタ２３が満充電であるか否かを判断する。Yes（キャパシタ満充電）の場合はステップＳ２へ進み、No（キャパシタ満充電でない）の場合はステップＳ７へ戻る。
なお、本実施例では、所定電圧ｂ以下の場合は、満充電まで再充電することにしているが、所定電圧ｂ以上となったら、スタータ始動を許可してもよい。

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］、［キャパシタ再充電制御作用］に分けて説明する。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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への自然放電制御は、自然放電指令に基づいて自然放電用スイッチ４７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て放電を行う。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。

［キャパシタ再充電制御作用］
スタータ始動後、キャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧ａに対して乖離幅が大きい場合、再充電に時間がかかる。一方で、大電流によるキャパシタ充電を行うと、キャパシタ２３が発熱してしまい、キャパシタ劣化が進行するため、なるべく大電流によるキャパシタ充電を避けたい。以下、図４に基づき、これを反映して行われる実施例１のキャパシタ再充電制御を説明する。

まず、キャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧ａ以上である場合、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→終了という流れが繰り返され、ステップＳ２では、スタータ始動が許可される。
したがって、例えば、前回のスタータ始動から十分に時間が経過していてキャパシタ２３が満充電状態等のように、キャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧ａ以上であるときは、スタータ始動要求に直ちに応えられるように、スタータ始動許可状態で待機される。

一方、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、所定値ｂを超えている場合と、所定値ｂ以下の場合で制御内容を異ならせている。

キャパシタ電圧が、スタータ始動許可電圧ａ未満であるが所定値ｂを超えている場合、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ３→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２３が満充電になっていないと判断されている間は、電流１（例えば、15A）により再充電を行うステップＳ７→ステップＳ８へと進む流れが繰り返される。さらに、ステップＳ８にてキャパシタ２３が満充電になったと判断されると、ステップＳ８からステップＳ２→終了へと進み、ステップＳ２では、スタータ始動が許可される。
すなわち、所定値ｂ＜キャパシタ電圧＜スタータ始動許可電圧ａのときは、キャパシタ満充電までの乖離幅が小さく、再充電に時間を要さない。したがって、キャパシタ２３の劣化抑制を重視し、通常の電流１を維持しての再充電を行うことで、発熱によるキャパシタ２３の劣化進行が抑えられる。

キャパシタ電圧が所定値ｂ以下である場合、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１→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再充電始動許可電圧ｃ未満であると判断されている間は、電流１より高い電流２（例えば、20A）により再充電を行うステップＳ４→ステップＳ５へと進む流れが繰り返される。さらに、ステップＳ５にてキャパシタ電圧が再充電始動許可電圧ｃ以上になったと判断されると、ステップＳ５からステップ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２３が満充電になっていないと判断されている間は、ステップＳ７→ステップＳ８へと進む流れが繰り返される。ステップＳ６では、スタータ始動が許可され、ステップＳ７では、キャパシタ充電電流が、電流２から電流１に変更され、再充電が続行される。その後、ステップＳ８にてキャパシタ２３が満充電になったと判断されると、ステップＳ８からステップＳ２→終了へ進む。

上記のように、実施例１では、スタータ始動後、キャパシタ電圧が所定電圧ｂ以下であるとき、キャパシタ２３の再充電を開始する。そして、キャパシタ２３への再充電進行によってキャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧ａよりも低い再充電始動許可電圧ｃ以上になると、スタータ始動を許可する構成を採用している。
すなわち、キャパシタ２３の再充電が開始されたときにスタータ始動を許可する再充電始動許可電圧ｃを、通常時の閾値であるスタータ始動許可電圧ａよりも低い電圧値に設定している。このため、キャパシタ電圧が同じレベルまで低下していると、再充電開始電圧からスタータ始動許可電圧ａまでの電圧乖離幅より、再充電開始電圧から再充電始動許可電圧ｃまでの電圧乖離幅が狭くなる。したがって、キャパシタ２３の再充電を開始した後、再充電始動許可電圧ｃ以上になるまでの所要時間が、スタータ始動許可電圧ａを閾値とする場合の所要時間に比べて短縮される。
この結果、スタータモータ１により横置きエンジン２を始動するスタータ始動後、横置きエンジン２の再始動を許可するまでの所要時間が短縮される。

実施例１では、スタータ始動後、キャパシタ電圧が所定電圧ｂ以下であるとき、再充電始動許可電圧ｃ以上になるまでの間、通常の充電電流として設定された電流１より高い電流２を用いてキャパシタ２３の再充電を行う構成を採用している。
このように、再充電始動許可電圧ｃ以上になるまで高い電流２を用いてキャパシタ２３の再充電を行うことで、再充電の進行速度が速くなり、横置きエンジン２の再始動を許可するまでの所要時間がさらに短縮される。

実施例１では、電流２を用いたキャパシタ再充電によりキャパシタ電圧が再充電始動許可電圧ｃ以上になると、充電電流を、電流２から電流１に切り替え、キャパシタ２３が満充電になるまで再充電を継続する構成を採用している。
このように、キャパシタ電圧が再充電始動許可電圧ｃ以上になり、スタータ始動許可を出した後は、充電電流を、電流２から電流１に戻すことで、キャパシタ２３の発熱が避けられ、キャパシタ劣化の進行が抑えられる。さらに、再充電によりキャパシタ２３を満充電とすることで、再充電終了後、自然放電によりキャパシタ電圧が徐々に低下しても、長時間にわたってスタータ始動許可電圧ａ以上のキャパシタ電圧が保たれる。

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。

(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）を有し、
電源システムとして、車載バッテリ（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、前記車載バッテリ（強電バッテリ２１）の電力を用いて前記キャパシタ２３の再充電を制御するキャパシタ再充電制御手段（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エンジン始動制御手段（ハイブリッドコントロールモジュール８１）と、
前記キャパシタ２３の電圧を検出するキャパシタ電圧検出手段（セル電圧モニタ４９）と、を設け、
前記キャパシタ再充電制御手段（ハイブリッドコントロールモジュール８１）は、スタータ始動後、キャパシタ電圧が所定電圧ｂ以下であるとき、前記キャパシタ２３の再充電を開始し、前記キャパシタ２３への再充電進行によってキャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧ａよりも低い再充電始動許可電圧ｃ以上になると、前記スタータ始動を許可する（図４）。
このため、スタータモータ１によりエンジン（横置きエンジン２）を始動するスタータ始動後、エンジン（横置きエンジン２）の再始動を許可するまでの所要時間を短縮することができる。

(2) 前記キャパシタ再充電制御手段（ハイブリッドコントロールモジュール８１）は、スタータ始動後、キャパシタ電圧が所定電圧ｂ以下であるとき、再充電始動許可電圧ｃ以上になるまでの間、通常の充電電流として設定された第１充電電流（電流１）より高い第２充電電流（電流２）を用いて前記キャパシタ２３の再充電を行う（図４）。
このため、(1)の効果に加え、再充電の進行速度が速くなることで、エンジン（横置きエンジン２）の再始動を許可するまでの所要時間をさらに短縮することができる。

(3) 前記キャパシタ再充電制御手段（ハイブリッドコントロールモジュール８１）は、前記第２充電電流（電流２）を用いたキャパシタ再充電によりキャパシタ電圧が前記再充電始動許可電圧ｃ以上になると、充電電流を、前記第２充電電流（電流２）から前記第１充電電流（電流１）に切り替え、前記キャパシタ２３が満充電になるまで再充電を継続する（図４）。
このため、(2)の効果に加え、キャパシタ電圧が前記再充電始動許可電圧ｃ以上になった後、キャパシタ２３の劣化の進行を抑えることができると共に、再充電終了後、長時間にわたってスタータ始動許可電圧ａ以上のキャパシタ電圧を保つことができる。

(4) 前記キャパシタ再充電制御手段（ハイブリッドコントロールモジュール８１）は、スタータ始動後、キャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧ａ未満であるが所定電圧ｂを超えているとき、前記第１充電電流（電流１）により前記キャパシタ２３の再充電を開始する（図４）。
このため、(2)又は(3)の効果に加え、スタータ始動を許可する閾値までの乖離幅が大きくない場合、通常の第１充電電流（電流１）を維持して再充電を開始することで、発熱によるキャパシタ２３の劣化進行を抑制することができる。

(5) 前記キャパシタ再充電制御手段（ハイブリッドコントロールモジュール８１）は、前記再充電始動許可電圧ｃを、前記スタータ始動許可電圧ａより低く、かつ、スタータ始動によるエンジンクランキング所要時間が許容時間範囲内になるキャパシタ電圧に設定した（図５）。
このため、(1)〜(4)の効果に加え、再充電始動許可電圧ｃを閾値とするスタータ始動時において、許容時間範囲内に収まる所要時間にてエンジンクランキングを完了することができる。

以上、本発明の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、特許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。

実施例１では、キャパシタ再充電制御手段として、スタータ始動後、キャパシタ電圧が所定電圧ｂ以下であるとき、再充電始動許可電圧ｃ以上になるまでの間、電流１より高い電流２を用いてキャパシタ２３の再充電を行う例を示した。しかし、キャパシタ再充電制御手段としては、スタータ始動後、キャパシタ電圧が所定電圧以下であるとき、通常の充電電流として設定された電流１を用いてキャパシタの再充電を行う例としても良い。

実施例１では、キャパシタ再充電制御手段として、キャパシタ電圧情報を用いて再充電やスタータ始動許可の制御を行う例を示した。しかし、キャパシタ再充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スタータ始動許可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。

実施例１では、キャパシタ再充電制御手段として、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、キャパシタ再充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、電源系制御部を設けるような例としても良い。

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、外部充電機能を持たないハイブリッド車両に対しても適用することができる。また、ＦＦハイブリッド車両に限らず、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。加えて、停車時にエンジンを停止するアイドルストップ制御を行うエンジン車に対しても、車載バッテリとして１２Ｖバッテリを用いることで適用することができる。要するに、電源として、車載バッテリと、エンジン始動用のスタータモータ電源であるキャパシタと、を備えた車両であれば適用できる。

１ スタータモータ
２ 横置きエンジン（エンジン）
３ 第１クラッチ
４ モータ/ジェネレータ
５ 第２クラッチ
６ ベルト式無段変速機
１０Ｒ，１０Ｌ 左右前輪
１１Ｒ，１１Ｌ 左右後輪
２１ 強電バッテリ（車載バッテリ）
２２ １２Ｖバッテリ
２３ キャパシタ
３７ DC/DCコンバータ
４１ キャパシタ充電回路
４５ DLCユニット
４９ セル電圧モニタ（キャパシタ電圧検出手段）
５１ 半導体リレー
５２ DC/DCコンバータ
８１ ハイブリッドコントロールモジュール（キャパシタ再充電制御手段、エンジン始動制御手段）

Claims (5)

1. 駆動系にスタータモータとエンジンを有し、
   電源システムとして、車載バッテリと、前記スタータモータの電源であるキャパシタと、前記車載バッテリの電力を用いて前記キャパシタの再充電を制御するキャパシタ再充電制御手段と、を備えた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エンジン始動制御手段と、
   前記キャパシタの電圧を検出するキャパシタ電圧検出手段と、を設け、
   前記キャパシタ再充電制御手段は、スタータ始動後、キャパシタ電圧が所定電圧以下であるとき、前記キャパシタの再充電を開始し、前記キャパシタへの再充電進行によってキャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧よりも低く、所定電圧よりも高い再充電始動許可電圧以上になると、前記スタータ始動を許可する
   ことを特徴とする車両の制御装置。
2. 請求項１に記載された車両の制御装置において、
   前記キャパシタ再充電制御手段は、スタータ始動後、キャパシタ電圧が所定電圧以下であるとき、再充電始動許可電圧以上になるまでの間、通常の充電電流として設定された第１充電電流より高い第２充電電流を用いて前記キャパシタの再充電を行う
   ことを特徴とする車両の制御装置。
3. 請求項２に記載された車両の制御装置において、
   前記キャパシタ再充電制御手段は、前記第２充電電流を用いたキャパシタ再充電によりキャパシタ電圧が前記再充電始動許可電圧以上になると、充電電流を、前記第２充電電流から前記第１充電電流に切り替え、前記キャパシタが満充電になるまで再充電を継続する
   ことを特徴とする車両の制御装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載された車両の制御装置において、
   前記キャパシタ再充電制御手段は、スタータ始動後、キャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧未満であるが所定電圧を超えているとき、前記第１充電電流により前記キャパシタの再充電を開始する
   ことを特徴とする車両の制御装置。
5. 請求項１から請求項４までの何れか一項に記載された車両の制御装置において、
   前記キャパシタ再充電制御手段は、前記再充電始動許可電圧を、前記スタータ始動許可電圧より低く、かつ、スタータ始動によるエンジンクランキング所要時間が許容時間範囲内になるキャパシタ電圧に設定した
   ことを特徴とする車両の制御装置。