JP6115333B2 - 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を備え、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車両の制御装置に関する。

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）。

特開２００８−１４１８５５号公報

しかしながら、従来装置にあっては、運転者を認識すれば、蓄電部を満充電にする構成である。このため、スタータ始動後に充電量が低下した際、蓄電部が高温であるにもかかわらず、早期に満充電にすることが可能な電流を用いて蓄電部の再充電を行うと、大電流での再充電に伴う発熱により蓄電部の温度が上昇し、蓄電部の劣化が進行してしまう、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、スタータ始動の待ち時間を短縮しながら、キャパシタ寿命の延長を図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、前記キャパシタの温度を検出するキャパシタ温度検出手段と、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、キャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧以下で、かつ、キャパシタ温度が劣化警告閾値以下であるとき、第１充電電流を用いてキャパシタ再充電を行う。
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以下で、かつ、キャパシタ温度が劣化警告閾値を超えているとき、前記スタータ始動許可電圧と現状の電圧との電圧差が閾値以内であるか否かを判断し、前記電圧差が閾値以内のとき、前記第１充電電流より低い第２充電電流を用いて前記キャパシタの再充電を行い、前記電圧差が閾値を超えているとき、スタータ始動を禁止する。

よって、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以下で、かつ、キャパシタ温度が劣化警告閾値以下であるとき、第１充電電流を用いてキャパシタ再充電が行われる。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以下で、かつ、キャパシタ温度が劣化警告閾値を超えているとき、スタータ始動許可電圧と現状の電圧との電圧差が閾値以内であると、第１充電電流より低い第２充電電流を用いてキャパシタの再充電が行われ、電圧差が閾値を超えていると、スタータ始動が禁止される。
すなわち、キャパシタ電圧をスタータ始動が可能な電圧まで高める再充電を行うとき、次のスタータ始動を可能にするまでの待ち時間を短縮するには、大電流にて再充電する必要がある。しかし、キャパシタ温度が高いとき、大電流にて再充電すると、キャパシタの発熱による劣化が進行する。
これに対し、キャパシタ温度が劣化警告閾値以下のときは、第１充電電流を用いたキャパシタ再充電によりスタータ始動までの待ち時間が短縮される。キャパシタ温度が劣化警告閾値を超えているときは、電圧差が閾値以内であると、第２充電電流（＜第１充電電流）を用いたキャパシタ再充電により再充電速度が遅くされ、電圧差が閾値を超えていると、スタータ始動が禁止される。よって、キャパシタの発熱による劣化の進行が抑えられる。
この結果、スタータ始動の待ち時間を短縮しながら、キャパシタ寿命の延長を図ることができる。

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。 キャパシタ寿命を決定する劣化要因（電圧、温度）の関係を示す寿命決定要因関係図である。

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と、キャパシタ温度センサ５０（キャパシタ温度検出手段）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、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。
(D)キャパシタ２３の高温/低温時対策制御（実施例１）。
(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Ｓ２へ進む。
ここで、「スタータ始動許可電圧ａ」としては、例えば、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が目標時間以下になる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でのスタータ始動禁止に続き、キャパシタ温度センサ５０により検出されるキャパシタ温度が、劣化警告閾値Ａ以下であるか否かを判断する。Yes（キャパシタ温度≦劣化警告閾値Ａ）の場合はステップＳ３へ進み、No（キャパシタ温度＞劣化警告閾値Ａ）の場合はステップＳ５へ進む。
ここで、「劣化警告閾値Ａ」としては、例えば、スタータ始動の待ち時間短縮を重視して設定された充電電流１（第１充電電流）よりキャパシタ２３の再充電を行うと、キャパシタ２３の劣化を進行させる劣化閾値をすぐに超えるであろうと予測されるキャパシタ温度（例えば、50℃〜70℃）に設定している。なお、劣化閾値とは、キャパシタ２３を構成するセルの熱劣化により、キャパシタ劣化が急に進行するキャパシタ温度をいう。

ステップＳ３では、ステップＳ２でのキャパシタ温度≦劣化警告閾値Ａであるとの判断、或いは、ステップＳ４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１(第１充電電流)により再充電を行い、ステップＳ４へ進む。
ここで、「充電電流１」は、キャパシタ再充電の際、次のスタータ始動を開始するまでの待ち時間の短縮化を重視した再充電電流であり、例えば、充電電流１＝15Aとされる。

ステップＳ４では、ステップＳ３での充電電流１での再充電に続き、セル電圧モニタ４９により検出されるキャパシタ電圧が、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Ｓ３へ戻る。

ステップＳ５では、ステップＳ２でのキャパシタ温度＞劣化警告閾値Ａであるとの判断に続き、スタータ始動許可電圧ａから現状の電圧ｂを差し引いた電圧差（ａ−ｂ）を計算し、電圧差（ａ−ｂ）が閾値α以内であるか否かを判断する。Yes（電圧差（ａ−ｂ）≦閾値α）の場合はステップＳ６へ進み、No（電圧差（ａ−ｂ）＞閾値α）の場合はステップＳ８へ進む。
ここで、「閾値α」としては、例えば、充電電流２（第２充電電流）にてスタータ始動許可電圧ａまで再充電した場合、再充電に要する時間が劣化限界時間となるような電圧差に設定している。

ステップＳ６では、ステップＳ５での電圧差（ａ−ｂ）≦閾値αであるとの判断、或いは、ステップＳ７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、再充電電流を充電電流１(第１充電電流)から、充電電流１より低い充電電流２（第２充電電流）に変更し、充電電流２により再充電を行い、ステップＳ７へ進む。
ここで、「充電電流２」は、キャパシタ再充電の際、スタータ始動の待ち時間短縮を重視した充電電流１に比べて低く（充電電流２＜充電電流１）、キャパシタ劣化の進行抑制を重視した値として設定される。例えば、充電電流１＝15Aの場合に、充電電流２＝7Aに設定される。

ステップＳ７では、ステップＳ６での充電電流２での再充電に続き、セル電圧モニタ４９により検出されるキャパシタ電圧が、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Ｓ６へ戻る。

ステップＳ８では、ステップＳ５での電圧差（ａ−ｂ）＞閾値αであるとの判断に続き、スタータ始動を禁止し、ステップＳ２へ戻る。

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、充電電流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、7A）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］
キャパシタ寿命を決める要因としては、図５に示すように、キャパシタ電圧とキャパシタ温度がある。キャパシタ電圧については、充放電頻度や出力頻度（負荷パターン）による充電状態により決まり、例えば、満充電の維持による内部抵抗の増加や充放電の繰り返しによる電圧劣化がキャパシタ寿命を短くする要因になる。キャパシタ温度については、スタータ始動インターバル（負荷パターン）による内部自己発熱や使用雰囲気温度による温度状態により決まり、例えば、大電流での再充電に伴う発熱によるセル温度上昇による熱劣化がキャパシタ寿命を短くする要因になる。

すなわち、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より低下した場合には、次のスター始動に備えてキャパシタ２３を再充電する。このとき、キャパシタ温度が高いのにもかかわらず、大電流によるキャパシタ２３の再充電を行うと、熱劣化によりキャパシタ寿命を短くする。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作用を説明する。

まず、キャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧ａ未満であり、かつ、キャパシタ温度が劣化警告閾値Ａ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Ｓ２→ステップＳ３→ステップＳ４へ進む。そして、ステップＳ４にてキャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧ａ未満であると判断されている間は、ステップＳ３→ステップＳ４へと進む流れが繰り返され、充電電流１（例えば、15A）により再充電が行われる。さらに、ステップＳ４にてキャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧ａ以上になったと判断されると、ステップＳ４から終了へと進む。すなわち、キャパシタ温度が劣化警告閾値Ａ以下である場合には、次のスタータ始動を開始するまでの待ち時間の短縮化を重視した充電電流１により再充電される。

一方、キャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧ａ未満で、キャパシタ温度が劣化警告閾値Ａを超え、かつ、電圧差（ａ−ｂ）が閾値α以内である場合、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７へ進む。そして、ステップＳ７にてキャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧ａ未満であると判断されている間は、ステップＳ６→ステップＳ７へと進む流れが繰り返され、充電電流２（例えば、7A）により再充電が行われる。さらに、ステップＳ７にてキャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧ａ以上になったと判断されると、ステップＳ７から終了へと進む。すなわち、キャパシタ温度が劣化警告閾値Ａを超えているが、電圧差（ａ−ｂ）が閾値α以内である場合には、充電電流１より低い充電電流２に切り替えて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。

さらに、キャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧ａ未満で、キャパシタ温度が劣化警告閾値Ａを超え、かつ、電圧差（ａ−ｂ）が閾値αを超える場合、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ５→ステップＳ８へ進む。そして、ステップＳ８では、スタータ始動を禁止する。すなわち、キャパシタ温度が劣化警告閾値Ａを超えていて、かつ、電圧差（ａ−ｂ）が閾値αを超えている場合には、充電電流２に切り替えて再充電を行うと再充電の所要時間が長くなることで、キャパシタ２３の発熱が避けられない。よって、このような場合は、スタータ始動を禁止し、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ８→ステップＳ２→ステップＳ５を繰り返し、ステップＳ２の温度条件成立するまでキャパシタ温度が下がるのを待つことで、キャパシタ２３の劣化進行を抑える。

上記のように、実施例１では、スタータ始動後、キャパシタ電圧をスタータ始動が可能な電圧まで高める再充電を行うとき、キャパシタ温度が高いほど、キャパシタ２３への再充電速度を遅くする構成を採用している。
すなわち、キャパシタ電圧をスタータ始動が可能なスタータ始動許可電圧ａまで高める再充電を行うとき、次のスタータ始動を可能にするまでの待ち時間を短縮するには、大電流にて再充電する必要がある。しかし、キャパシタ温度が高いとき、大電流にて再充電すると、上記キャパシタ寿命を決める要因で説明したように、キャパシタ２３の発熱による劣化が進行する。
これに対し、キャパシタ温度が高いほど、キャパシタ２３への再充電速度を遅くすることで、キャパシタ温度が低いとき、スタータ始動までの待ち時間を短縮しながら、キャパシタ温度が高いとき、キャパシタ２３の発熱による劣化の進行が抑えられる。
この結果、スタータ始動の待ち時間を短縮しながら、キャパシタ寿命の延長を図ることができる。

実施例１では、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以下で、かつ、キャパシタ温度が劣化警告閾値Ａ以下であるとき、スタータ始動の待ち時間短縮を重視して設定された充電電流１を用いてスタータ始動許可電圧ａまでのキャパシタ再充電を行う。そして、キャパシタ温度が劣化警告閾値Ａを超えているとき、充電電流１より低く、かつ、キャパシタ劣化進行抑制を重視して設定された充電電流２を用いてスタータ始動許可電圧ａまでのキャパシタ再充電を行う構成を採用している。
すなわち、キャパシタ温度の劣化警告閾値Ａを用いることで、劣化警告閾値Ａ以下のキャパシタ温度領域では、待ち時間短縮を重視した再充電制御とする。劣化警告閾値Ａを超えるキャパシタ温度領域では、劣化進行抑制を重視した再充電制御とする。このように、再充電制御を２つに切り分けることができる。
したがって、キャパシタ温度の劣化警告閾値Ａを用いた簡単な切り替え制御により、スタータ始動の待ち時間短縮と、キャパシタ寿命の延長と、の両立を図ることができる。

実施例１では、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以下で、かつ、キャパシタ温度が劣化警告閾値Ａを超えているとき、スタータ始動許可電圧ａと現状の電圧ｂとの電圧差（ａ−ｂ）が大きいほど、キャパシタ２３の再充電速度を遅くする構成を採用している。
すなわち、温度によりキャパシタ寿命を短くする要因は、再充電開始時のキャパシタ温度のみならず、再充電開始後、再充電所要時間による発熱量も大きく影響してくる。このとき、スタータ始動許可電圧ａと現状の電圧ｂとの電圧差（ａ−ｂ）が、再充電容量の大きさ、言い換えると、再充電所要時間をあらわす値となる。
したがって、キャパシタ温度が高いとき、電圧差（ａ−ｂ）が大きいほどキャパシタ２３の再充電速度を遅くすることで、再充電所要時間にかかわらず、キャパシタ寿命の延長を図ることができる。

実施例１では、スタータ始動許可電圧ａと現状の電圧ｂとの電圧差（ａ−ｂ）が閾値α以内であるか否かを判断し、電圧差（ａ−ｂ）が閾値α以内のとき、充電電流１より低い充電電流２を用いてキャパシタ２３の再充電を行う。そして、電圧差（ａ−ｂ）が閾値αを超えているとき、スタータ始動を禁止する構成を採用している。
すなわち、電圧差（ａ−ｂ）が閾値αを超える場合、仮に再充電電量を小さく抑えたとしても、キャパシタ温度が劣化閾値を超えるまで上昇してしまう可能性がある。このような場合には、キャパシタ２３の再充電を行わず、スタータ始動を禁止する。そして、キャパシタ温度が下がるのを待つことで、キャパシタ２３の劣化進行が抑えられる。
したがって、電圧差（ａ−ｂ）が閾値αを超える場合、スタータ始動を禁止し、キャパシタ温度が下がるのを待つことで、キャパシタ寿命の延長を図ることができる。

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の温度を検出するキャパシタ温度検出手段（キャパシタ温度センサ５０）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、キャパシタ電圧をスタータ始動が可能な電圧（スタータ始動許可電圧ａ）まで高める再充電を行うとき、キャパシタ温度が高いほど、前記キャパシタ２３への再充電速度を遅くする（図４）。
このため、スタータ始動の待ち時間を短縮しながら、キャパシタ寿命の延長を図ることができる。

(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、キャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧ａ以下で、かつ、キャパシタ温度が劣化警告閾値Ａ以下であるとき、スタータ始動の待ち時間短縮を重視して設定された第１充電電流（充電電流１）を用いてスタータ始動許可電圧ａまでのキャパシタ再充電を行い、キャパシタ温度が劣化警告閾値Ａを超えているとき、前記第１充電電流（充電電流１）より低く、かつ、キャパシタ劣化進行抑制を重視して設定された第２充電電流（充電電流２）を用いてスタータ始動許可電圧ａまでのキャパシタ再充電を行う（図４）。
このため、(1)の効果に加え、キャパシタ温度の劣化警告閾値Ａを用いた簡単な切り替え制御により、スタータ始動の待ち時間短縮と、キャパシタ寿命の延長と、の両立を図ることができる。加えて、スタータ始動許可電圧ａまでのキャパシタ再充電としたことで、満充電までの再充電に比べ、キャパシタ２３の劣化進行を抑制（キャパシタ寿命の延長）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、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以下で、かつ、キャパシタ温度が劣化警告閾値Ａを超えているとき、前記スタータ始動許可電圧ａと現状の電圧ｂとの電圧差（ａ−ｂ）が大きいほど、前記キャパシタ２３の再充電速度を遅くする（図４）。
このため、(2)の効果に加え、キャパシタ温度が高いとき、再充電所要時間にかかわらず、キャパシタ寿命の延長を図ることができる。

(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、前記スタータ始動許可電圧ａと現状の電圧ｂとの電圧差（ａ−ｂ）が閾値α以内であるか否かを判断し、前記電圧差（ａ−ｂ）が閾値α以内のとき、前記第１充電電流（充電電流１）より低い第２充電電流（充電電流２）を用いて前記キャパシタ２３の再充電を行い、前記電圧差（ａ−ｂ）が閾値αを超えているとき、スタータ始動を禁止する（図４）。
このため、(3)の効果に加え、電圧差（ａ−ｂ）が閾値αを超える場合、スタータ始動を禁止し、キャパシタ温度が下がるのを待つことで、キャパシタ寿命の延長を図ることができる。

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、キャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧ａ以下で、かつ、キャパシタ温度が劣化警告閾値Ａ以下であるとき、充電電流１を用いてスタータ始動許可電圧ａまでのキャパシタ再充電を行い、キャパシタ温度が劣化警告閾値Ａを超えているとき、充電電流２を用いてスタータ始動許可電圧ａまでのキャパシタ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、キャパシタ電圧をスタータ始動が可能な電圧まで高める再充電を行うとき、キャパシタ温度が高いほど、無段階或いは多段階にてキャパシタへの再充電速度を遅くするものとしても良い。さらに、スタータ始動許可電圧までのキャパシタ再充電に限らず、スタータ始動が可能な電圧であれば、満充電まで再充電するものであっても良い。

実施例１では、キャパシタ再充電制御手段として、スタータ始動許可電圧ａと現状の電圧ｂとの電圧差（ａ−ｂ）が閾値α以内であるか否かを判断し、電圧差（ａ−ｂ）が閾値α以内のとき、充電電流２を用いてキャパシタ２３の再充電を行い、電圧差（ａ−ｂ）が閾値αを超えているとき、スタータ始動を禁止する例を示した。しかし、キャパシタ再充電制御手段としては、電圧差（ａ−ｂ）が閾値α以内であるとき、電圧差（ａ−ｂ）が大きいほど充電電流を低くするような例としても良い。

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、キャパシタへの再充電電源である車載バッテリと、スタータモータの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
５０ キャパシタ温度センサ（キャパシタ温度検出手段）
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 (3)

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、
   前記キャパシタの温度を検出するキャパシタ温度検出手段と、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、キャパシタ電圧がスタータ始動許可電圧以下で、かつ、キャパシタ温度が劣化警告閾値以下であるとき、第１充電電流を用いてキャパシタ再充電を行い、
   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以下で、かつ、キャパシタ温度が劣化警告閾値を超えているとき、前記スタータ始動許可電圧と現状の電圧との電圧差が閾値以内であるか否かを判断し、前記電圧差が閾値以内のとき、前記第１充電電流より低い第２充電電流を用いて前記キャパシタの再充電を行い、前記電圧差が閾値を超えているとき、スタータ始動を禁止する
   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、前記第１充電電流を、スタータ始動の待ち時間短縮を重視して設定し、前記第２充電電流を、キャパシタ劣化進行抑制を重視して設定し、前記スタータ始動許可電圧までのキャパシタ再充電を行う
   ことを特徴とする車両の制御装置。
3. 請求項１又は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、前記電圧差の閾値を、前記第２充電電流にて前記スタータ始動許可電圧まで再充電した場合、再充電に要する時間が劣化限界時間となる電圧差に設定する
   ことを特徴とする車両の制御装置。