ハイブリッド車両の制御装置
【課題】ベルトの寿命の残りが少ない場合に、ベルトを延命させ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。
【解決手段】ハイブリッドＥＣＵは、タイミングベルトの有効張力を検出し（ステップＳ１１）、タイミングベルトの有効張力を積算し（ステップＳ１２）、積算した有効張力積算値が、寿命判定値以上であるか否かを判定し（ステップＳ１３）、有効張力積算値が寿命判定値以上であると判定した場合には、タイミングベルトが寿命に達したと判定し、エンジン回転数がタイミングベルトを共振させる回転数に近いか否かを判定し（ステップＳ１６）、エンジン回転数がタイミングベルトを共振させる回転数に近いと判定した場合には、エンジン回転数を変更する（ステップＳ１７）。
【解決手段】ハイブリッドＥＣＵは、タイミングベルトの有効張力を検出し（ステップＳ１１）、タイミングベルトの有効張力を積算し（ステップＳ１２）、積算した有効張力積算値が、寿命判定値以上であるか否かを判定し（ステップＳ１３）、有効張力積算値が寿命判定値以上であると判定した場合には、タイミングベルトが寿命に達したと判定し、エンジン回転数がタイミングベルトを共振させる回転数に近いか否かを判定し（ステップＳ１６）、エンジン回転数がタイミングベルトを共振させる回転数に近いと判定した場合には、エンジン回転数を変更する（ステップＳ１７）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転力を伝達するベルトを備えたハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、内燃機関から出力される回転力が伝達されるベルトのフェールセーフ機能を有するハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両に搭載されるエンジンは、出力軸としてのクランクシャフトを有しており、クランクシャフトには、吸排気バルブの開閉と、ピストンの上下動とのタイミングを適切に計るためのタイミングベルトや、補機類に動力を伝達するための補機ベルトが巻き掛けられている。
【０００３】
このようなベルトは、エンジンの始動時等にかかる大きな力や偏った力および経年変化により劣化し、張力が低下してしまうということが知られている。ベルトの張力が低下してしまうと、吸排気バルブの開閉と、ピストンの上下動とのタイミングがずれてしまったり、補機類に対する動力伝達の効率が低下したりする可能性が生じる。
【０００４】
補機ベルトを有する車両に用いられるものとして、エンジンの始動に際してベルトの切断を判定し、ベルトが切断していると判定した場合に、補機駆動用モータに代えて、駆動用モータでエンジンを始動するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
上述した従来の技術は、エンジンの始動に対するフェールセーフ機能を有しているものの、吸排気バルブの開閉と、ピストンの上下動とのタイミングを計るためのタイミングベルトのフェールセーフ機能に対して何ら考慮されていなかった。
【０００６】
これに対し、ベルトの寿命の残りが少なくなったときに、ベルトの交換を促すものがあり、例えば、ベルトの寿命の残りが少ないと判断した場合に、ベルトを交換するように警告する疲労警告システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
この疲労警告システムは、エンジンの回転数が所定の基準回転数を超えている時間に基づいて、疲労度を累積し、累積した疲労度が所定の基準疲労度に至った場合に、タイミングベルトが疲労したことを警告するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１５９３８５号公報
【特許文献２】特開２００７−２３９８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような従来のシステムにおいては、ベルトの寿命の残りが少ないことを警告することができるものの、警告を発してからベルトが交換されるまでのエンジンの駆動状態によっては、ベルトの寿命を縮めてしまうことがあるといった課題があった。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、ベルトの寿命の残りが少ない場合に、ベルトを延命させ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】
【００１１】
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、上記目的を達成するため、（１）内燃機関および回転電機よりなる駆動源と、前記内燃機関から出力される回転力が伝達されるベルトとを備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記ベルトが劣化状態であるか否かを判定するベルト劣化判定手段と、前記ベルト劣化判定手段により前記ベルトが劣化状態であると判定されたことを条件として、前記ベルトを共振させる共振回転数域に前記内燃機関の回転数が入るか否かを判定し、前記共振回転数域に前記内燃機関の回転数が入ると判定したことを条件として、前記内燃機関の回転数を変更するよう制御する制御手段とを備えている。
【００１２】
この構成により、内燃機関の回転がベルトを共振させないように、内燃機関の回転数を制御することにより、ベルトに大きな張力がかかることを防止するため、ベルトの寿命の残りが少ない場合に、ベルトを延命させることができる。
【００１３】
また、上記（１）に記載のハイブリッド車両の制御装置において、（２）前記ベルト劣化判定手段は、前記ベルトの有効張力を積算し、前記有効張力の積算値が規定値以上であることを条件として、前記ベルトが劣化状態であると判定するようにしてもよい。
【００１４】
この構成により、ベルトが劣化状態であるか否かを判定することができる。
【００１５】
また、上記（１）または（２）に記載のハイブリッド車両の制御装置において、（３）前記制御手段は、前記ベルト劣化判定手段により前記ベルトが劣化状態であると判定されたことに加え、前記内燃機関の動力によってバッテリが充電されている状態にあることを条件として、前記共振回転数域に前記内燃機関の回転数が入るか否かを判定し、前記共振回転数域に前記内燃機関の回転数が入ると判定したことを条件として、前記内燃機関の回転数を変更するよう制御するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ベルトの寿命の残りが少ない場合に、ベルトを延命させ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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置を搭載した車両の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１に示すエンジンの概略断面図である。
【図３】図２に示すエンジンの概略斜視図である。
【図４】タイミングベルトの寿命を説明するためのＳ−Ｎ線図である。
【図５】エンジン回転数とタイミングベルトの有効張力との関係を表すグラフである。
【図６】本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置のタイミングベルト延命動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。なお、以下の説明においては、動力分割式のハイブリッド車両に本発明に係るハイブリッド車両の制御装置を適用した場合を例に説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態におけるハイブリッド車両１０は、内燃機関を構成するエンジン１２と、エンジン１２によって発生された動力をドライブシャフト１３Ｌ、１３Ｒを介して駆動輪１４Ｌ、１４Ｒに伝達するための動力伝達装置１５と、ハイブリッド車両１０の各部を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）１００と、エンジン１２を制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）１０１と、を備えている。
【００２０】
エンジンＥＣＵ１０１は、図示を省略するが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、フラッシュメモリと、入出力ポートと、を備えたマイクロプロセッサによって構成されている。
【００２１】
エンジンＥＣＵ１０１のＲＯＭには、当該マイクロプロセッサをエンジンＥＣＵ１０１として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、エンジンＥＣＵ１０１のＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該マイクロプロセッサは、エンジンＥＣＵ１０１として機能する。
【００２２】
エンジンＥＣＵ１０１は、ハイブリッドＥＣＵ１００と高速ＣＡＮ（Controller Area Network）を介して通信するようになっており、ハイブリッドＥＣＵ１００から入力される制御信号およびエンジン１２の運転状態を検出する各種センサから入力される検出信号等に基づいて、燃料噴射制御、点火制御および吸入空気量調節制御等のエンジン１２の運転制御を行うとともに、必要に応じてエンジン１２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ１００に出力するようになっている。
【００２３】
動力伝達装置１５は、電力と回転力とを相互に変換するモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２、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減速機１７、および、エンジン１２によって発生された動力を駆動輪１４Ｌ、１４Ｒ側に伝達する動力とモータジェネレータＭＧ１を駆動する動力とに分割する動力分割機構１８を備えている。なお、本実施の形態において、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の少なくとも一方は、本発明における回転電機を構成する。
【００２４】
動力分割機構１８は、エンジン１２の出力軸としてのクランクシャフト１９の端部にダンパ２４を介して結合された入力軸２６と、入力軸２６に軸中心が貫通された中空形状のサンギヤ軸２０に結合されたサンギヤ２１と、サンギヤ２１と回転軸が一致するようにサンギヤ２１の同心円上に配置されたリングギヤ２２と、サンギヤ２１に噛合すると共にリングギヤ２２に噛合するようにサンギヤ２１とリングギヤ２２との間に配置された複数のピニオンギヤ２３と、ピニオンギヤ２３を自転自在に保持すると共に入力軸２６に対して公転自在に保持するキャリア２５と、を備えている。
【００２５】
このように、動力分割機構１８は、サンギヤ２１、リングギヤ２２、ピニオンギヤ２３およびキャリア２５を回転要素として、エンジン１２によって発生された動力を分割すると共に、モータジェネレータＭＧ１および駆動輪１４Ｌ、１４Ｒ側から伝達された動力を統合する遊星歯車機構を構成している。
【００２６】
したがって、動力分割機構１８は、エンジン１２からキャリア２５に入力された動力を、サンギヤ２１側と、リングギヤ２２側と、にそのギヤ比に応じて分割することにより、分割された一方の動力によってモータジェネレータＭＧ１を発電機として機能させるとともに、分割された他方の動力によって駆動輪１４Ｌ、１４Ｒを回転させるようになっている。
【００２７】
また、動力分割機構１８は、駆動電力が供給されたモータジェネレータＭＧ１が電動機として機能し、エンジン１２が駆動しているときには、エンジン１２からキャリア２５に入力された動力と、モータジェネレータＭＧ１からサンギヤ２１に入力された動力とを統合してリングギヤ２２から出力するようになっている。
【００２８】
また、動力分割機構１８は、駆動電力が供給されたモータジェネレータＭＧ１が電動機として機能し、エンジン１２が停止しているときには、モータジェネレータＭＧ１からサンギヤ２１に入力された動力をキャリア２５に出力することにより、クランクシャフト１９を回転させ、エンジン１２を始動させるようになっている。このように、モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構１８と協働して、スタータとしても機能するようになっている。
【００２９】
モータジェネレータＭＧ１は、回転磁界を形成するステータ２８と、ステータ２８の内部に配置され、複数の永久磁石が埋め込まれているロータ２９と、を備えており、ステータ２８は、ステータコアおよびステータコアに巻き掛けられた三相コイルを備えている。
【００３０】
ロータ２９は、動力分割機構１８のサンギヤ２１と一体に回転するサンギヤ軸２０に結合されており、ステータ２８のステータコアは、例えば、電磁鋼板の薄板を積層して形成され、本体ケース５１の内周部に固定されている。
【００３１】
このように構成されたモータジェネレータＭＧ１において、ステータ２８の三相コイルに三相交流電力が供給されると、ステータ２８によって回転磁界が形成され、この回転磁界にロータ２９に埋め込まれた永久磁石が引かれることにより、ロータ２９が回転駆動される。このように、モータジェネレータＭＧ１は、電動機として機能するようになっている。
【００３２】
また、ロータ２９に埋め込まれた永久磁石が回転すると、回転磁界が形成され、この回転磁界によりステータ２８の三相コイルに誘導電流が流れることにより、三相コイルの両端に電力が発生する。このように、モータジェネレータＭＧ１は、発電機としても機能するようになっている。
【００３３】
モータジェネレータＭＧ２は、回転磁界を形成するステータ３２と、ステータ３２の内部に配置され複数の永久磁石が埋め込まれたロータ３３と、を備えており、ステータ３２は、ステータコアおよびステータコアに巻き掛けられた三相コイルを備えている。
【００３４】
ロータ３３は、減速機１７に結合されたロータシャフト３６に結合されており、ステータ３２のステータコアは、例えば、電磁鋼板の薄板を積層して形成され、本体ケース５１の内周部に固定されている。
【００３５】
このように構成されたモータジェネレータＭＧ２において、ステータ３２の三相コイルに三相交流電力が供給されると、ステータ３２によって回転磁界が形成され、この回転磁界にロータ３３に埋め込まれた永久磁石が引かれることにより、ロータ３３が回転駆動される。このように、モータジェネレータＭＧ２は、電動機として機能するようになっている。
【００３６】
また、ロータ３３に埋め込まれた永久磁石が回転すると、回転磁界が形成され、この回転磁界によりステータ３２の三相コイルに誘導電流が流れることにより、三相コイルの両端に電力が発生する。このように、モータジェネレータＭＧ２は、発電機としても機能するようになっている。
【００３７】
減速機１７は、モータジェネレータＭＧ２のロータ３３に結合されたロータシャフト３６に結合されたサンギヤ３７と、回転軸がサンギヤ３７と一致するようにサンギヤ３７の同心円上に配置されたリングギヤ３９と、サンギヤ３７に噛合すると共にリングギヤ３９に噛合するようにサンギヤ３７とリングギヤ３９との間に配置された複数のピニオンギヤ４０と、一端が本体ケース５１に固定され、他端がピニオンギヤ４０を自転自在に支持する支持軸を有するキャリア３８と、を備えている。
【００３８】
このように、減速機１７は、サンギヤ３７、リングギヤ３９およびピニオンギヤ４０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。
【００３９】
したがって、減速機１７は、駆動電力が供給されたモータジェネレータＭＧ２が電動機として機能しているときには、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３９から出力するようになっている。
【００４０】
また、減速機１７は、リングギヤ３９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３７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ようになっている。
【００４１】
減速機１７のリングギヤ３９および動力分割機構１８のリングギヤ２２には、リングギヤ３９とリングギヤ２２とが一体回転するようにカウンタドライブギヤ５２が設けられている。カウンタドライブギヤ５２は、ギヤ機構５６に噛合され、ギヤ機構５６は、デファレンシャルギヤ５７に噛合されている。カウンタドライブギヤ５２に出力された動力は、カウンタドライブギヤ５２からギヤ機構５６を介して、デファレンシャルギヤ５７に伝達されるようになっている。
【００４２】
デファレンシャルギヤ５７は、ドライブシャフト１３Ｌ、１３Ｒに接続され、ドライブシャフト１３Ｌ、１３Ｒは、駆動輪１４Ｌ、１４Ｒにそれぞれ接続されている。デファレンシャルギヤ５７に伝達された動力は、ドライブシャフト１３Ｌ、１３Ｒを介して、駆動輪１４Ｌ、１４Ｒに出力される。
【００４３】
したがって、駆動電力が供給されたモータジェネレータＭＧ２は、駆動源として機能するようになっており、モータジェネレータＭＧ２によって発生された動力は、駆動輪１４Ｌ、１４Ｒに伝達されるようになっている。また、駆動電力が供給されていないモータジェネレータＭＧ２は、駆動輪１４Ｌ、１４Ｒの回転を減速しつつ、その回転力を電力に変換する電力回生器として機能するようになっている。
【００４４】
モータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２とは、インバータ６１およびインバータ６２を介してバッテリ６３との間で電力のやりとり、すなわち、バッテリ６３を充放電させるようになっている。
【００４５】
インバータ６１およびインバータ６２とバッテリ６３とを接続する電力ライン６４は、インバータ６１およびインバータ６２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のいずれか一方で発電された電力を他方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。
【００４６】
このようなモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を駆動制御するために、ハイブリッド車両１０は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）１０２を備えている。
【００４７】
モータＥＣＵ１０２は、図示を省略するが、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、フラッシュメモリと、入出力ポートと、を備えたマイクロプロセッサによって構成されている。
【００４８】
モータＥＣＵ１０２のＲＯＭには、当該マイクロプロセッサをモータＥＣＵ１０２として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、モータＥＣＵ１０２のＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該マイクロプロセッサは、モータＥＣＵ１０２として機能する。
【００４９】
モータＥＣＵ１０２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それぞれ検出する回転位置検出センサ１１１、１１２の検出信号、および、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２に入力される相電流を検出する図示しない電流センサの検出信号等が入力されるようになっている。
【００５０】
モータＥＣＵ１０２は、インバータ６１およびインバータ６２にスイッチング制御信号を出力することにより、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を駆動制御するようになっている。
【００５１】
また、モータＥＣＵ１０２は、ハイブリッドＥＣＵ１００と高速ＣＡＮを介して通信するようになっており、ハイブリッドＥＣＵ１００から入力された制御信号に応じてインバータ６１、６２を制御することにより、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２をそれぞれ駆動制御するようになっている。また、モータＥＣＵ１０２は、必要に応じてモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の駆動状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ１００に出力するようになっている。
【００５２】
バッテリ６３の蓄電容量や温度等の状態を管理するために、ハイブリッド車両１０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）１０３を備えている。バッテリＥＣＵ１０３は、図示を省略するが、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、フラッシュメモリと、入出力ポートと、を備えたマイクロプロセッサによって構成されている。
【００５３】
バッテリＥＣＵ１０３のＲＯＭには、当該マイクロプロセッサをバッテリＥＣＵ１０３として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、バッテリＥＣＵ１０３のＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該マイクロプロセッサは、バッテリＥＣＵ１０３として機能する。
【００５４】
バッテリＥＣＵ１０３には、バッテリ６３の状態を管理するために必要な信号、例えば、バッテリ６３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６３の出力端子に接続された電力ライン６４に取り付けられた電流センサ６５によって検出される充放電電流、および、バッテリ６３に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度等を表す信号が入力されるようになっている。
【００５５】
また、バッテリＥＣＵ１０３は、必要に応じてバッテリ６３の状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ１００に出力するようになっている。例えば、バッテリＥＣＵ１０３は、電流センサ６５によって検出された充放電電流の積算値に基づいて、バッテリ６３の残容量を表すＳＯＣ（State Of Charge）を算出し、算出したＳＯＣをハイブリッドＥＣＵ１００に出力するようになっている。
【００５６】
ハイブリッドＥＣＵ１００は、ＣＰＵ１００ａと、ＲＯＭ１００ｂと、ＲＡＭ１００ｃと、フラッシュメモリ１００ｄと、図示しない入出力ポートと、を備えたマイクロプロセッサによって構成されている。
【００５７】
ＲＯＭ１００ｂには、当該マイクロプロセッサをハイブリッドＥＣＵ１００として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵ１００ａがＲＡＭ１００ｃを作業領域としてＲＯＭ１００ｂに記憶されたプログラムを実行することにより、当該マイクロプロセッサは、ハイブリッドＥＣＵ１００として機能する。
【００５８】
ハイブリッドＥＣＵ１００には、イグニッションスイッチ（ＩＧ）１１３からのイグニッション信号と、運転手により手動操作されるシフトレバー９１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ１１４からのシフトポジション信号と、運転手により踏み込まれるアクセルペダル９２の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ１１５からのアクセル開度信号と、ブレーキペダル９３の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ１１６からのブレーキペダルポジション信号と、車速センサ１１７からの車速信号等が、それぞれ入力ポートを介して入力されるようになっている。
【００５９】
また、ハイブリッド車両１０には、エンジン１２およびバッテリ６３のエネルギーの伝達状態を表す画像、シフトポジション信号ＳＰが表すシフトポジション、車速信号が表す車速、および、各種警告等の情報を表示するための表示装置９４が設けられており、ハイブリッドＥＣＵ１００は、これらの情報を表示装置９４に表示させるようになっている。
【００６０】
ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジンＥＣＵ１０１やモータＥＣＵ１０２、バッテリＥＣＵ１０３と高速ＣＡＮを介して互いに接続されており、エンジンＥＣＵ１０１やモータＥＣＵ１０２、バッテリＥＣＵ１０３と各種制御信号やデータのやりとりを行うようになっている。
【００６１】
例えば、ハイブリッドＥＣＵ１００は、バッテリＥＣＵ１０３から送信されたデータが表すＳＯＣが所定の下限値を下回った場合には、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２によって発電された電力をバッテリ６３に充電させるようモータＥＣＵ１０２に制御信号を送信するようになっている。
【００６２】
また、ハイブリッドＥＣＵ１００は、バッテリＥＣＵ１０３から送信されたデータが表すＳＯＣが所定の上限値を上回った場合には、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２によって発電された電力をバッテリ６３に充電させないようモータＥＣＵ１０２に制御信号を送信するようになっている。
【００６３】
より具体的には、ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン１２の始動時、発進時および低速走行時には、モータジェネレータＭＧ２を電動機として駆動させるようモータＥＣＵ１０２に制御信号を送信するようになっている。
【００６４】
また、ハイブリッドＥＣＵ１００は、通常走行時には、エンジン１２の効率が最大となるように、モータジェネレータＭＧ１によって発電された電力をモータジェネレータＭＧ２に供給させると共に、バッテリＥＣＵ１０３から送信されたデータが表すＳＯＣが所定の上限値を上回らない範囲でバッテリ６３に充電させるようモータＥＣＵ１０２に制御信号を送信するようになっている。
【００６５】
また、ハイブリッドＥＣＵ１００は、高負荷走行時には、モータジェネレータＭＧ１によって発電された電力と、バッテリ６３から得られた電力とによって、モータジェネレータＭＧ２を電動機として駆動させるようモータＥＣＵ１０２に制御信号を送信するようになっている。
【００６６】
また、ハイブリッドＥＣＵ１００は、減速時および制動時には、バッテリＥＣＵ１０３から送信されたデータが表すＳＯＣが所定の上限値を上回らない範囲でモータジェネレータＭＧ２によって発電された電力をバッテリ６３に充電させるようモータＥＣＵ１０２に制御信号を送信するようになっている。
【００６７】
図２に示すように、エンジン１２は、内燃機関によって構成されており、シリンダブロック２１０と、シリンダブロック２１０の上部に固定されたシリンダヘッド２２０と、オイルを収納するオイルパン２３０とを備え、シリンダブロック２１０と、シリンダヘッド２２０とによって複数の気筒２００が形成されている。
【００６８】
なお、本実施の形態において、エンジン１２は、直列４気筒のガソリンエンジンによって構成されているものとして説明するが、本発明においては、直列６気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジン、Ｖ型１２気筒エンジンまたは水平対向６気筒エンジンなどの種々の型式のエンジンによって構成されていてもよい。ここで、図２に示すエンジン１２は、直列に配置された４つの気筒のうちの１つ気筒２００が図示されている。
【００６９】
気筒２００には、ピストン２１１が往復動可能に収納され、シリンダブロック２１０、シリンダヘッド２２０およびピストン２１１によって、各気筒２００の燃焼室２０１が形成されている。
【００７０】
本実施の形態において、エンジン１２は、ピストン２１１が２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行う、４サイクルのガソリンエンジンによって構成されているものとして説明する。
【００７１】
クランクシャフト１９は、各気筒２００に収納されたピストン２１１とコネクティングロッド２１２を介して連結されている。コネクティングロッド２１２は、ピストン２１１の往復動をクランクシャフト１９の回転運動に変換するようになっている。
【００７２】
従って、エンジン１２は、燃焼室２０１で燃料と空気との混合気を燃焼させることによりピストン２１１を往復動させ、コネクティングロッド２１２を介してクランクシャフト１９を回転させることにより、動力伝達装置１５に動力を伝達するようになっている。なお、エンジン１２に用いられる燃料は、ガソリンもしくは軽油等の炭化水素系の燃料またはエタノール等のアルコールとガソリンとを混合したアルコール燃料であってもよい。
【００７３】
エンジン１２には、車外から流入した空気を清浄するエアクリーナ３１２と、清浄された空気を燃焼室２０１に導入するためにシリンダヘッド２２０に連結されている吸気管３１１と、燃焼室２０１に導入される空気の流量を調整するためのスロットルバルブ３１３と、スロットルバルブ３１３の開度を検出するスロットルセンサ１３５と、燃焼室２０１のなかで混合気の燃焼によって発生した排気ガスを車外に排出するためにシリンダヘッド２２０に連結されている排気管３２１と、排気ガス中の有害物質を酸化還元浄化するために排気管３２１に設けられた触媒コンバータ３２２と、が設けられている。
【００７４】
エアクリーナ３１２は、例えば、内部に収容した紙または合成繊維の不織布のフィルターにより、吸入空気中の異物を除去するようになっている。
【００７５】
スロットルバルブ３１３は、薄い円板状の弁体によって構成され、この弁体の中央にシャフトを備えている。スロットルバルブ３１３には、エンジンＥＣＵ１０１の制御に応じてシャフトを回動させることによって弁体を回動させ、吸気管３１１における空気の流量を変更するスロットルバルブアクチュエータ３１４が設けられている。
【００７６】
触媒コンバータ３２２は、一般に、排気ガスに含まれる未燃炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）といった有害物質を効率的に除去することができる三元触媒を備えている。この三元触媒は、好ましくはＮＯｘ含有率の高い排気ガスからでも、ＮＯｘを効率的に除去する機能を有するものが用いられる。
【００７７】
シリンダヘッド２２０には、吸気管３１１と燃焼室２０１とを連通させる吸気ポート２２１と、燃焼室２０１と排気管３２１とを連通させる排気ポート２２２とが形成されている。
【００７８】
また、シリンダヘッド２２０には、吸気管３１１から燃焼室２０１への燃焼用空気の導入を制御するための吸気バルブ２２３と、燃焼室２０１から排気管３２１への排気ガスの排出を制御するための排気バルブ２２４と、燃焼室２０１内に燃料を噴射するためのインジェクタ２２５と、燃焼室２０１内の混合気に点火するための点火プラグ２２６と、が取り付けられている。
【００７９】
インジェクタ２２５は、エンジンＥＣＵ１０１によって制御されるソレノイドコイルおよびニードルバルブを有している。インジェクタ２２５には、所定の圧力で燃料が供給されている。インジェクタ２２５は、エンジンＥＣＵ１０１によってソレノイドコイルが通電されると、ニードルバルブを開いて、燃焼室２０１に燃料を噴射するようになっている。
【００８０】
点火プラグ２２６は、プラチナやイリジウム合金製の電極を有する公知の点火プラグによって構成されている。点火プラグ２２６は、エンジンＥＣＵ１０１によって電極が通電されることにより放電し、燃焼室２０１内の混合気に点火するようになっている。
【００８１】
図３に示すように、エンジン１２には、吸気カムシャフト２４１および排気カムシャフト２４２が、シリンダヘッド２２０の上部に回転可能に設けられている。
【００８２】
吸気カムシャフト２４１には、吸気バルブ２２３の上端に当接する吸気カム２４３が設けられている。吸気カムシャフト２４１が回転すると、吸気カム２４３が吸気バルブ２２３を開閉駆動し、吸気ポート２２１と燃焼室２０１との間が開閉されるようになっている。
【００８３】
排気カムシャフト２４２には、排気バルブ２２４の上端に当接する排気カム２４４が設けられており、排気カムシャフト２４２が回転すると、排気カム２４４が排気バルブ２２４を開閉駆動し、燃焼室２０１と排気ポート２２２との間が開閉されるようになっている。
【００８４】
吸気カムシャフト２４１の一端部には、吸気カムスプロケット２４５と、吸気カムシャフト２４１を吸気カムスプロケット２４５に対して回転させる吸気側回転位相コントローラ２４７が設けられている。また、排気カムシャフト２４２の一端部には、排気カムスプロケット２４６が取り付けられている。
【００８５】
クランクシャフト１９の一端部には、クランクシャフト１９とともに回転するクランクロータ２５４と、クランクスプロケット２４８が設けられている。また、ハイブリッド車両１０は、クランクロータ２５４の回転角を検出するためのクランク角センサ２５５を備えている。
【００８６】
なお、本実施の形態において、ハイブリッドＥＣＵ１００は、クランク角センサ２５５によって検出されたクランクロータ２５４の回転角に基づいて、エンジン回転数を算出するものとする。
【００８７】
吸気カムスプロケット２４５、排気カムスプロケット２４６およびクランクスプロケット２４８には、タイミングベルト２５０が巻き掛けられている。タイミングベルト２５０は、クランクスプロケット２４８の回転を吸気カムスプロケット２４５および排気カムスプロケット２４６に伝達するようになっている。
【００８８】
したがって、タイミングベルト２５０によって、クランクシャフト１９の回転が、吸気カムシャフト２４１および排気カムシャフト２４２に伝達されることにより、吸気カムシャフト２４１および排気カムシャフト２４２に駆動される吸気バルブ２２３および排気バルブ２２４が、クランクシャフト１９に同期して吸気ポート２２１および排気ポート２２２を開閉するようになっている。
【００８９】
また、エンジン１２には、タイミングベルト２５０に適度なテンションを与えることにより、タイミングベルト２５０が吸気カムスプロケット２４５、排気カムスプロケット２４６およびクランクスプロケット２４８から外れることを防止するためのテンショナ２５１が設けられている。
【００９０】
このように、タイミングベルト２５０は、クランクシャフト１９の回転力を、吸気バルブ２２３および排気バルブ２２４を駆動する吸気カムシャフト２４１および排気カムシャフト２４２に伝達するようになっている。なお、本実施の形態において、タイミングベルト２５０は、本発明におけるベルトを構成する。
【００９１】
以下、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両１０の制御装置を構成するハイブリッドＥＣＵ１００の特徴的な構成について、説明する。
【００９２】
図４に示すように、タイミングベルト２５０の寿命は、有効張力（Ｎ）と、繰り返し回数（ｎ）と、によって求められる。有効張力（Ｎ）とは、タイミングベルト２５０がどれくらいの力で引っ張られているかを示す値であり、繰り返し回数（ｎ）とは、タイミングベルト２５０が何回転されたかを示すものである。
【００９３】
例えば、タイミングベルト２５０が有効張力ａで長時間回転していた場合、ｃ回転で寿命が来ることを示している。また、タイミングベルト２５０が有効張力ｂで長時間回転していた場合、ｄ回転で寿命が来ることも示している。したがって、タイミングベルト２５０にかかる有効張力（Ｎ）が、ａからｂとなった場合、タイミングベルト２５０の寿命は、ｃ回転からｄ回転まで延長される。このように、タイミングベルト２５０の寿命は、有効張力（Ｎ）と、繰り返し回数（ｎ）と、によって求められる面積によって、おおむね把握することができるようになっている。
【００９４】
すなわち、タイミングベルト２５０の寿命は、タイミングベルト２５０にかかった有効張力の積算値によってわかる。したがって、予めこの積算値によってタイミングベルト２５０の寿命を算定し、この算定値をタイミングベルト２５０の寿命判定値として、ハイブリッドＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｂに記憶しておく。
【００９５】
図５に示すように、タイミングベルト２５０の有効張力は、エンジン回転数によって変化する。特に、エンジン回転数が特定の回転数となると、タイミングベルト２５０が共振し、有効張力が著しく強くなる（以下、この「特定の回転数」を単に「共振回転数」という）。
【００９６】
ところが、タイミングベルト２５０の有効張力は、エンジン回転数が特定の回転数から少しずれるだけで、大幅に弱くなるようになっている。そこで、ハイブリッドＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｂに、このようなタイミングベルト２５０のエンジン回転数に対する有効張力を表す有効張力マップを記憶しておく。
【００９７】
図１において、ハイブリッドＥＣＵ１００は、タイミングベルト２５０の劣化状態を判定するようになっている。具体的には、ハイブリッドＥＣＵ１００は、タイミングベルト２５０の有効張力を積算し、有効張力の積算値が規定値以上、すなわち、タイミングベルト２５０の寿命判定値以上であることを条件として、タイミングベルト２５０が劣化状態であると判定するようになっている。すなわち、ハイブリッドＥＣＵ１００は、本発明におけるベルト劣化判定手段を構成する。
【００９８】
また、ハイブリッドＥＣＵ１００は、タイミングベルト２５０が劣化状態であると判定したことを条件として、タイミングベルト２５０が共振しないように、エンジン１２の回転数を制御するようになっている。
【００９９】
すなわち、ハイブリッドＥＣＵ１００は、タイミングベルト２５０が劣化状態であると判定したことを条件として、エンジン１２の回転数が共振回転数とならないように、エンジン１２の回転数を制御するようになっている。
【０１００】
具体的には、ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン回転数Ｎｅが共振回転数に近いか否かを判定し、エンジン回転数Ｎｅが共振回転数に近いと判定した場合には、エンジン回転数Ｎｅを共振回転数から離すように変更するようになっている。
【０１０１】
より具体的には、ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン回転数Ｎｅが共振回転数を中心に予め定められた範囲（以下、単に「共振回転数域」という）内にあるか否かを判定し、エンジン回転数Ｎｅが共振回転数域にあると判定した場合には、エンジン回転数Ｎｅを共振回転数域外になるように変更するようになっている。
【０１０２】
例えば、共振回転数域の上限より高い高回転目標値と、共振回転数域の下限より低い低回転目標値とをＲＯＭ１００ｂに予め記憶しておいた上で、ハイブリッドＥＣＵ１００は、共振回転数よりも現在のエンジン回転数Ｎｅが低い場合には、現在のエンジン回転数Ｎｅが低回転目標値に近づくようにエンジンＥＣＵ１０１を制御させ、共振回転数よりも現在のエンジン回転数Ｎｅが高い場合には、現在のエンジン回転数Ｎｅが高回転目標値に近づくようにエンジンＥＣＵ１０１を制御させるようになっている。このように、ハイブリッドＥＣＵ１００は、本発明における制御手段を構成する。
【０１０３】
次に、ハイブリッドＥＣＵ１００のタイミングベルト延命動作について、図６に示すフローチャートを参照して、説明する。
【０１０４】
なお、図６に示すフローチャートは、ハイブリッドＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａによって、イグニッションのオンからオフまでの間に、予め定められた時間間隔、例えば、８ｍｓ間隔で実行されるようになっている。
【０１０５】
図６に示すように、まず、ハイブリッドＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、タイミングベルト２５０の有効張力を検出する（ステップＳ１１）。例えば、ＣＰＵ１００ａは、クランク角センサ２５５によって検出されたクランクロータ２５４の回転角に基づいて、エンジン回転数Ｎｅを算出し、算出したエンジン回転数Ｎｅに有効張力マップ上で対応する有効張力を検出する。
【０１０６】
次に、ＣＰＵ１００ａは、タイミングベルト２５０の有効張力を積算する（ステップＳ１２）。例えば、ＣＰＵ１００ａは、タイミングベルト延命動作の実行間隔およびタイミングベルト２５０の回転数から、ステップＳ１１で算出した有効張力で何回転したかを算出することで、タイミングベルト２５０の有効張力を積算する。
【０１０７】
より具体的に説明すると、タイミングベルト延命動作の実行間隔をＰｍｓとし、ステップＳ１１で算出したタイミングベルト２５０の有効張力をＴＡとする。ここで、タイミングベルト２５０の回転数は、エンジン回転数Ｎｅと比例するので、その比例定数をｋとする。
【０１０８】
この場合、タイミングベルト延命動作の１間隔あたりのタイミングベルト２５０の回転数は、ｋ×Ｎｅ×Ｐ／（６０＊１０００）である。したがって、ステップＳ１２で積算される有効張力Ｔａは、以下の式によって、求めることができる。
【０１０９】
Ｔａ＝ＴＡ×ｋ×Ｎｅ×Ｐ／６００００
【０１１０】
したがって、タイミングベルト延命動作の実行間隔を８ｍｓとすると、エンジン回転数が１８００ｒｐｍであれば、積算する有効張力Ｔａは、ＴＡ×０．２４×ｋとなり、エンジン回転数が４２００ｒｐｍであれば、積算する有効張力Ｔａは、ＴＡ×０．５６×ｋとなる。なお、有効張力の積算値（以下、単に「有効張力積算値」という）は、タイミングベルト２５０の交換時にクリアされるものとする。
【０１１１】
次に、ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１２で積算した有効張力積算値が、寿命判定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。ここで、有効張力積算値が寿命判定値以上でないと判定した場合には（ステップＳ１３でＮＯと判定）、ＣＰＵ１００ａは、タイミングベルト２５０がまだ寿命に達していないと判定し、タイミングベルト延命動作を終了する。
【０１１２】
一方、有効張力積算値が寿命判定値以上であると判定した場合には（ステップＳ１３でＹＥＳと判定）、ＣＰＵ１００ａは、タイミングベルト２５０の寿命が近いと判定し、タイミングベルト２５０の寿命が近い旨の警告を表示装置９４に表示させていなければ（ステップＳ１４でＮＯと判定）、タイミングベルト２５０の寿命が近い旨の警告を表示装置９４に表示させる（ステップＳ１５）。
【０１１３】
次いで、ＣＰＵ１００ａは、エンジン回転数Ｎｅがタイミングベルト２５０を共振させる回転数に近いか否か、より具体的には、エンジン回転数Ｎｅが共振回転数域内にあるか否かを判定する（ステップＳ１６）。
【０１１４】
ここで、エンジン回転数Ｎｅが共振回転数域にないと判定した場合には（ステップＳ１６でＮＯと判定）、ＣＰＵ１００ａは、タイミングベルト延命動作を終了する。一方、エンジン回転数Ｎｅが共振回転数域にあると判定した場合には（ステップＳ１６でＮＯと判定）、ＣＰＵ１００ａは、エンジン回転数Ｎｅを変更する（ステップＳ１７）。
【０１１５】
例えば、ＣＰＵ１００ａは、共振回転数よりも現在のエンジン回転数Ｎｅが低い場合には、現在のエンジン回転数Ｎｅが低回転目標値に近づくようにエンジンＥＣＵ１０１を制御させ、共振回転数よりも現在のエンジン回転数Ｎｅが高い場合には、現在のエンジン回転数Ｎｅが高回転目標値に近づくようにエンジンＥＣＵ１０１を制御させる。
【０１１６】
このとき、ＣＰＵ１００ａは、エンジン回転数Ｎｅの変更により車速が変更されないように、モータジェネレータＭＧ２を制御するようにしてもよい。具体的には、ＣＰＵ１００ａは、エンジン回転数Ｎｅが低くなるようにエンジンＥＣＵ１０１を制御させた場合には、モータジェネレータＭＧ２を電動機として駆動させ、エンジン回転数Ｎｅが高くなるようにエンジンＥＣＵ１０１を制御させた場合には、モータジェネレータＭＧ２を発電機として駆動させるようにしてもよい。
【０１１７】
また、ステップＳ１７において、ＣＰＵ１００ａは、共振回転数よりも現在のエンジン回転数Ｎｅが低い場合には、現在のエンジン回転数Ｎｅが高回転目標値に近づくようにエンジンＥＣＵ１０１を制御させ、共振回転数よりも現在のエンジン回転数Ｎｅが高い場合には、現在のエンジン回転数Ｎｅが低回転目標値に近づくように制御させるようにしてもよい。
【０１１８】
このとき、ＣＰＵ１００ａは、エンジン回転数Ｎｅの変更により車速が変更されないように、エンジン回転数Ｎｅが低くなるようにエンジンＥＣＵ１０１を制御させた場合には、モータジェネレータＭＧ２を電動機として駆動させ、エンジン回転数Ｎｅが高くなるようにエンジンＥＣＵ１０１を制御させた場合には、モータジェネレータＭＧ２を発電機として駆動させるようにしてもよい。
【０１１９】
また、ＣＰＵ１００ａは、エンジン１２の動力によってバッテリ６３が充電されている状態にあることを条件として、ステップＳ１６以降を実行するようにしてもよい。すなわち、ステップＳ１６を実行する前に、ＣＰＵ１００ａは、エンジン１２の動力によってバッテリ６３が充電されている状態にない場合には、タイミングベルト延命動作を終了するようにしてもよい。
【０１２０】
以上のように、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、エンジン１２の回転がタイミングベルト２５０を共振させないように、エンジン１２の回転数を制御することにより、タイミングベルト２５０に大きな張力がかかることを防止するため、タイミングベルト２５０の寿命の残りが少ない場合に、タイミングベルト２５０を延命させることができる。
【０１２１】
なお、本実施の形態においては、吸気カムスプロケット２４５、排気カムスプロケット２４６およびクランクスプロケット２４８に巻き掛けられたタイミングベルト２５０によって本発明におけるベルトが構成される例について説明したが、本発明においては、クランクシャフト１９から補機類に動力を伝達するための補機ベルトによって本発明におけるベルトが構成されるようにしてもよい。
【０１２２】
また、タイミングベルト２５０および補機ベルトの双方によって本発明におけるベルトが構成されるようにしてもよい。この場合には、ハイブリッドＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｂには、タイミングベルト２５０および補機ベルトのそれぞれに対し、寿命判定値と有効張力マップとを記憶しておき、ＣＰＵ１００ａは、各ベルトに対する有効張力積算値を積算するように構成する。
【０１２３】
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１２４】
以上のように、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、ベルトの寿命の残りが少ない場合に、ベルトを延命させることができるという効果を奏するものであり、内燃機関の出力軸に巻き掛けられたベルトのフェールセーフ機能を有するハイブリッド車両の制御装置に有用である。
【符号の説明】
【０１２５】
ＭＧ１、ＭＧ２ モータジェネレータ
１０ ハイブリッド車両
１２ エンジン
１５ 動力伝達装置
１７ 減速機
１８ 動力分割機構
１９ クランクシャフト
６１、６２ インバータ
６３ バッテリ
９４ 表示装置
１００ ハイブリッドＥＣＵ
１０１ エンジンＥＣＵ
１０２ モータＥＣＵ
１０３ バッテリＥＣＵ
２００ 気筒
２０１ 燃焼室
２４１ 吸気カムシャフト
２４２ 排気カムシャフト
２４３ 吸気カム
２４４ 排気カム
２４５ 吸気カムスプロケット
２４６ 排気カムスプロケット
２４８ クランクスプロケット
２５０ タイミングベルト
２５１ テンショナ
２５４ クランクロータ
２５５ クランク角センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転力を伝達するベルトを備えたハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、内燃機関から出力される回転力が伝達されるベルトのフェールセーフ機能を有するハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両に搭載されるエンジンは、出力軸としてのクランクシャフトを有しており、クランクシャフトには、吸排気バルブの開閉と、ピストンの上下動とのタイミングを適切に計るためのタイミングベルトや、補機類に動力を伝達するための補機ベルトが巻き掛けられている。
【０００３】
このようなベルトは、エンジンの始動時等にかかる大きな力や偏った力および経年変化により劣化し、張力が低下してしまうということが知られている。ベルトの張力が低下してしまうと、吸排気バルブの開閉と、ピストンの上下動とのタイミングがずれてしまったり、補機類に対する動力伝達の効率が低下したりする可能性が生じる。
【０００４】
補機ベルトを有する車両に用いられるものとして、エンジンの始動に際してベルトの切断を判定し、ベルトが切断していると判定した場合に、補機駆動用モータに代えて、駆動用モータでエンジンを始動するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
上述した従来の技術は、エンジンの始動に対するフェールセーフ機能を有しているものの、吸排気バルブの開閉と、ピストンの上下動とのタイミングを計るためのタイミングベルトのフェールセーフ機能に対して何ら考慮されていなかった。
【０００６】
これに対し、ベルトの寿命の残りが少なくなったときに、ベルトの交換を促すものがあり、例えば、ベルトの寿命の残りが少ないと判断した場合に、ベルトを交換するように警告する疲労警告システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
この疲労警告システムは、エンジンの回転数が所定の基準回転数を超えている時間に基づいて、疲労度を累積し、累積した疲労度が所定の基準疲労度に至った場合に、タイミングベルトが疲労したことを警告するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１５９３８５号公報
【特許文献２】特開２００７−２３９８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような従来のシステムにおいては、ベルトの寿命の残りが少ないことを警告することができるものの、警告を発してからベルトが交換されるまでのエンジンの駆動状態によっては、ベルトの寿命を縮めてしまうことがあるといった課題があった。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、ベルトの寿命の残りが少ない場合に、ベルトを延命させ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】
【００１１】
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、上記目的を達成するため、（１）内燃機関および回転電機よりなる駆動源と、前記内燃機関から出力される回転力が伝達されるベルトとを備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記ベルトが劣化状態であるか否かを判定するベルト劣化判定手段と、前記ベルト劣化判定手段により前記ベルトが劣化状態であると判定されたことを条件として、前記ベルトを共振させる共振回転数域に前記内燃機関の回転数が入るか否かを判定し、前記共振回転数域に前記内燃機関の回転数が入ると判定したことを条件として、前記内燃機関の回転数を変更するよう制御する制御手段とを備えている。
【００１２】
この構成により、内燃機関の回転がベルトを共振させないように、内燃機関の回転数を制御することにより、ベルトに大きな張力がかかることを防止するため、ベルトの寿命の残りが少ない場合に、ベルトを延命させることができる。
【００１３】
また、上記（１）に記載のハイブリッド車両の制御装置において、（２）前記ベルト劣化判定手段は、前記ベルトの有効張力を積算し、前記有効張力の積算値が規定値以上であることを条件として、前記ベルトが劣化状態であると判定するようにしてもよい。
【００１４】
この構成により、ベルトが劣化状態であるか否かを判定することができる。
【００１５】
また、上記（１）または（２）に記載のハイブリッド車両の制御装置において、（３）前記制御手段は、前記ベルト劣化判定手段により前記ベルトが劣化状態であると判定されたことに加え、前記内燃機関の動力によってバッテリが充電されている状態にあることを条件として、前記共振回転数域に前記内燃機関の回転数が入るか否かを判定し、前記共振回転数域に前記内燃機関の回転数が入ると判定したことを条件として、前記内燃機関の回転数を変更するよう制御するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ベルトの寿命の残りが少ない場合に、ベルトを延命させ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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置を搭載した車両の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１に示すエンジンの概略断面図である。
【図３】図２に示すエンジンの概略斜視図である。
【図４】タイミングベルトの寿命を説明するためのＳ−Ｎ線図である。
【図５】エンジン回転数とタイミングベルトの有効張力との関係を表すグラフである。
【図６】本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置のタイミングベルト延命動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。なお、以下の説明においては、動力分割式のハイブリッド車両に本発明に係るハイブリッド車両の制御装置を適用した場合を例に説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態におけるハイブリッド車両１０は、内燃機関を構成するエンジン１２と、エンジン１２によって発生された動力をドライブシャフト１３Ｌ、１３Ｒを介して駆動輪１４Ｌ、１４Ｒに伝達するための動力伝達装置１５と、ハイブリッド車両１０の各部を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）１００と、エンジン１２を制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）１０１と、を備えている。
【００２０】
エンジンＥＣＵ１０１は、図示を省略するが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、フラッシュメモリと、入出力ポートと、を備えたマイクロプロセッサによって構成されている。
【００２１】
エンジンＥＣＵ１０１のＲＯＭには、当該マイクロプロセッサをエンジンＥＣＵ１０１として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、エンジンＥＣＵ１０１のＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該マイクロプロセッサは、エンジンＥＣＵ１０１として機能する。
【００２２】
エンジンＥＣＵ１０１は、ハイブリッドＥＣＵ１００と高速ＣＡＮ（Controller Area Network）を介して通信するようになっており、ハイブリッドＥＣＵ１００から入力される制御信号およびエンジン１２の運転状態を検出する各種センサから入力される検出信号等に基づいて、燃料噴射制御、点火制御および吸入空気量調節制御等のエンジン１２の運転制御を行うとともに、必要に応じてエンジン１２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ１００に出力するようになっている。
【００２３】
動力伝達装置１５は、電力と回転力とを相互に変換するモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２、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減速機１７、および、エンジン１２によって発生された動力を駆動輪１４Ｌ、１４Ｒ側に伝達する動力とモータジェネレータＭＧ１を駆動する動力とに分割する動力分割機構１８を備えている。なお、本実施の形態において、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の少なくとも一方は、本発明における回転電機を構成する。
【００２４】
動力分割機構１８は、エンジン１２の出力軸としてのクランクシャフト１９の端部にダンパ２４を介して結合された入力軸２６と、入力軸２６に軸中心が貫通された中空形状のサンギヤ軸２０に結合されたサンギヤ２１と、サンギヤ２１と回転軸が一致するようにサンギヤ２１の同心円上に配置されたリングギヤ２２と、サンギヤ２１に噛合すると共にリングギヤ２２に噛合するようにサンギヤ２１とリングギヤ２２との間に配置された複数のピニオンギヤ２３と、ピニオンギヤ２３を自転自在に保持すると共に入力軸２６に対して公転自在に保持するキャリア２５と、を備えている。
【００２５】
このように、動力分割機構１８は、サンギヤ２１、リングギヤ２２、ピニオンギヤ２３およびキャリア２５を回転要素として、エンジン１２によって発生された動力を分割すると共に、モータジェネレータＭＧ１および駆動輪１４Ｌ、１４Ｒ側から伝達された動力を統合する遊星歯車機構を構成している。
【００２６】
したがって、動力分割機構１８は、エンジン１２からキャリア２５に入力された動力を、サンギヤ２１側と、リングギヤ２２側と、にそのギヤ比に応じて分割することにより、分割された一方の動力によってモータジェネレータＭＧ１を発電機として機能させるとともに、分割された他方の動力によって駆動輪１４Ｌ、１４Ｒを回転させるようになっている。
【００２７】
また、動力分割機構１８は、駆動電力が供給されたモータジェネレータＭＧ１が電動機として機能し、エンジン１２が駆動しているときには、エンジン１２からキャリア２５に入力された動力と、モータジェネレータＭＧ１からサンギヤ２１に入力された動力とを統合してリングギヤ２２から出力するようになっている。
【００２８】
また、動力分割機構１８は、駆動電力が供給されたモータジェネレータＭＧ１が電動機として機能し、エンジン１２が停止しているときには、モータジェネレータＭＧ１からサンギヤ２１に入力された動力をキャリア２５に出力することにより、クランクシャフト１９を回転させ、エンジン１２を始動させるようになっている。このように、モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構１８と協働して、スタータとしても機能するようになっている。
【００２９】
モータジェネレータＭＧ１は、回転磁界を形成するステータ２８と、ステータ２８の内部に配置され、複数の永久磁石が埋め込まれているロータ２９と、を備えており、ステータ２８は、ステータコアおよびステータコアに巻き掛けられた三相コイルを備えている。
【００３０】
ロータ２９は、動力分割機構１８のサンギヤ２１と一体に回転するサンギヤ軸２０に結合されており、ステータ２８のステータコアは、例えば、電磁鋼板の薄板を積層して形成され、本体ケース５１の内周部に固定されている。
【００３１】
このように構成されたモータジェネレータＭＧ１において、ステータ２８の三相コイルに三相交流電力が供給されると、ステータ２８によって回転磁界が形成され、この回転磁界にロータ２９に埋め込まれた永久磁石が引かれることにより、ロータ２９が回転駆動される。このように、モータジェネレータＭＧ１は、電動機として機能するようになっている。
【００３２】
また、ロータ２９に埋め込まれた永久磁石が回転すると、回転磁界が形成され、この回転磁界によりステータ２８の三相コイルに誘導電流が流れることにより、三相コイルの両端に電力が発生する。このように、モータジェネレータＭＧ１は、発電機としても機能するようになっている。
【００３３】
モータジェネレータＭＧ２は、回転磁界を形成するステータ３２と、ステータ３２の内部に配置され複数の永久磁石が埋め込まれたロータ３３と、を備えており、ステータ３２は、ステータコアおよびステータコアに巻き掛けられた三相コイルを備えている。
【００３４】
ロータ３３は、減速機１７に結合されたロータシャフト３６に結合されており、ステータ３２のステータコアは、例えば、電磁鋼板の薄板を積層して形成され、本体ケース５１の内周部に固定されている。
【００３５】
このように構成されたモータジェネレータＭＧ２において、ステータ３２の三相コイルに三相交流電力が供給されると、ステータ３２によって回転磁界が形成され、この回転磁界にロータ３３に埋め込まれた永久磁石が引かれることにより、ロータ３３が回転駆動される。このように、モータジェネレータＭＧ２は、電動機として機能するようになっている。
【００３６】
また、ロータ３３に埋め込まれた永久磁石が回転すると、回転磁界が形成され、この回転磁界によりステータ３２の三相コイルに誘導電流が流れることにより、三相コイルの両端に電力が発生する。このように、モータジェネレータＭＧ２は、発電機としても機能するようになっている。
【００３７】
減速機１７は、モータジェネレータＭＧ２のロータ３３に結合されたロータシャフト３６に結合されたサンギヤ３７と、回転軸がサンギヤ３７と一致するようにサンギヤ３７の同心円上に配置されたリングギヤ３９と、サンギヤ３７に噛合すると共にリングギヤ３９に噛合するようにサンギヤ３７とリングギヤ３９との間に配置された複数のピニオンギヤ４０と、一端が本体ケース５１に固定され、他端がピニオンギヤ４０を自転自在に支持する支持軸を有するキャリア３８と、を備えている。
【００３８】
このように、減速機１７は、サンギヤ３７、リングギヤ３９およびピニオンギヤ４０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。
【００３９】
したがって、減速機１７は、駆動電力が供給されたモータジェネレータＭＧ２が電動機として機能しているときには、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３９から出力するようになっている。
【００４０】
また、減速機１７は、リングギヤ３９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３７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ようになっている。
【００４１】
減速機１７のリングギヤ３９および動力分割機構１８のリングギヤ２２には、リングギヤ３９とリングギヤ２２とが一体回転するようにカウンタドライブギヤ５２が設けられている。カウンタドライブギヤ５２は、ギヤ機構５６に噛合され、ギヤ機構５６は、デファレンシャルギヤ５７に噛合されている。カウンタドライブギヤ５２に出力された動力は、カウンタドライブギヤ５２からギヤ機構５６を介して、デファレンシャルギヤ５７に伝達されるようになっている。
【００４２】
デファレンシャルギヤ５７は、ドライブシャフト１３Ｌ、１３Ｒに接続され、ドライブシャフト１３Ｌ、１３Ｒは、駆動輪１４Ｌ、１４Ｒにそれぞれ接続されている。デファレンシャルギヤ５７に伝達された動力は、ドライブシャフト１３Ｌ、１３Ｒを介して、駆動輪１４Ｌ、１４Ｒに出力される。
【００４３】
したがって、駆動電力が供給されたモータジェネレータＭＧ２は、駆動源として機能するようになっており、モータジェネレータＭＧ２によって発生された動力は、駆動輪１４Ｌ、１４Ｒに伝達されるようになっている。また、駆動電力が供給されていないモータジェネレータＭＧ２は、駆動輪１４Ｌ、１４Ｒの回転を減速しつつ、その回転力を電力に変換する電力回生器として機能するようになっている。
【００４４】
モータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２とは、インバータ６１およびインバータ６２を介してバッテリ６３との間で電力のやりとり、すなわち、バッテリ６３を充放電させるようになっている。
【００４５】
インバータ６１およびインバータ６２とバッテリ６３とを接続する電力ライン６４は、インバータ６１およびインバータ６２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のいずれか一方で発電された電力を他方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。
【００４６】
このようなモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を駆動制御するために、ハイブリッド車両１０は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）１０２を備えている。
【００４７】
モータＥＣＵ１０２は、図示を省略するが、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、フラッシュメモリと、入出力ポートと、を備えたマイクロプロセッサによって構成されている。
【００４８】
モータＥＣＵ１０２のＲＯＭには、当該マイクロプロセッサをモータＥＣＵ１０２として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、モータＥＣＵ１０２のＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該マイクロプロセッサは、モータＥＣＵ１０２として機能する。
【００４９】
モータＥＣＵ１０２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それぞれ検出する回転位置検出センサ１１１、１１２の検出信号、および、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２に入力される相電流を検出する図示しない電流センサの検出信号等が入力されるようになっている。
【００５０】
モータＥＣＵ１０２は、インバータ６１およびインバータ６２にスイッチング制御信号を出力することにより、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を駆動制御するようになっている。
【００５１】
また、モータＥＣＵ１０２は、ハイブリッドＥＣＵ１００と高速ＣＡＮを介して通信するようになっており、ハイブリッドＥＣＵ１００から入力された制御信号に応じてインバータ６１、６２を制御することにより、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２をそれぞれ駆動制御するようになっている。また、モータＥＣＵ１０２は、必要に応じてモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の駆動状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ１００に出力するようになっている。
【００５２】
バッテリ６３の蓄電容量や温度等の状態を管理するために、ハイブリッド車両１０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）１０３を備えている。バッテリＥＣＵ１０３は、図示を省略するが、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、フラッシュメモリと、入出力ポートと、を備えたマイクロプロセッサによって構成されている。
【００５３】
バッテリＥＣＵ１０３のＲＯＭには、当該マイクロプロセッサをバッテリＥＣＵ１０３として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、バッテリＥＣＵ１０３のＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該マイクロプロセッサは、バッテリＥＣＵ１０３として機能する。
【００５４】
バッテリＥＣＵ１０３には、バッテリ６３の状態を管理するために必要な信号、例えば、バッテリ６３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６３の出力端子に接続された電力ライン６４に取り付けられた電流センサ６５によって検出される充放電電流、および、バッテリ６３に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度等を表す信号が入力されるようになっている。
【００５５】
また、バッテリＥＣＵ１０３は、必要に応じてバッテリ６３の状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ１００に出力するようになっている。例えば、バッテリＥＣＵ１０３は、電流センサ６５によって検出された充放電電流の積算値に基づいて、バッテリ６３の残容量を表すＳＯＣ（State Of Charge）を算出し、算出したＳＯＣをハイブリッドＥＣＵ１００に出力するようになっている。
【００５６】
ハイブリッドＥＣＵ１００は、ＣＰＵ１００ａと、ＲＯＭ１００ｂと、ＲＡＭ１００ｃと、フラッシュメモリ１００ｄと、図示しない入出力ポートと、を備えたマイクロプロセッサによって構成されている。
【００５７】
ＲＯＭ１００ｂには、当該マイクロプロセッサをハイブリッドＥＣＵ１００として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵ１００ａがＲＡＭ１００ｃを作業領域としてＲＯＭ１００ｂに記憶されたプログラムを実行することにより、当該マイクロプロセッサは、ハイブリッドＥＣＵ１００として機能する。
【００５８】
ハイブリッドＥＣＵ１００には、イグニッションスイッチ（ＩＧ）１１３からのイグニッション信号と、運転手により手動操作されるシフトレバー９１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ１１４からのシフトポジション信号と、運転手により踏み込まれるアクセルペダル９２の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ１１５からのアクセル開度信号と、ブレーキペダル９３の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ１１６からのブレーキペダルポジション信号と、車速センサ１１７からの車速信号等が、それぞれ入力ポートを介して入力されるようになっている。
【００５９】
また、ハイブリッド車両１０には、エンジン１２およびバッテリ６３のエネルギーの伝達状態を表す画像、シフトポジション信号ＳＰが表すシフトポジション、車速信号が表す車速、および、各種警告等の情報を表示するための表示装置９４が設けられており、ハイブリッドＥＣＵ１００は、これらの情報を表示装置９４に表示させるようになっている。
【００６０】
ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジンＥＣＵ１０１やモータＥＣＵ１０２、バッテリＥＣＵ１０３と高速ＣＡＮを介して互いに接続されており、エンジンＥＣＵ１０１やモータＥＣＵ１０２、バッテリＥＣＵ１０３と各種制御信号やデータのやりとりを行うようになっている。
【００６１】
例えば、ハイブリッドＥＣＵ１００は、バッテリＥＣＵ１０３から送信されたデータが表すＳＯＣが所定の下限値を下回った場合には、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２によって発電された電力をバッテリ６３に充電させるようモータＥＣＵ１０２に制御信号を送信するようになっている。
【００６２】
また、ハイブリッドＥＣＵ１００は、バッテリＥＣＵ１０３から送信されたデータが表すＳＯＣが所定の上限値を上回った場合には、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２によって発電された電力をバッテリ６３に充電させないようモータＥＣＵ１０２に制御信号を送信するようになっている。
【００６３】
より具体的には、ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン１２の始動時、発進時および低速走行時には、モータジェネレータＭＧ２を電動機として駆動させるようモータＥＣＵ１０２に制御信号を送信するようになっている。
【００６４】
また、ハイブリッドＥＣＵ１００は、通常走行時には、エンジン１２の効率が最大となるように、モータジェネレータＭＧ１によって発電された電力をモータジェネレータＭＧ２に供給させると共に、バッテリＥＣＵ１０３から送信されたデータが表すＳＯＣが所定の上限値を上回らない範囲でバッテリ６３に充電させるようモータＥＣＵ１０２に制御信号を送信するようになっている。
【００６５】
また、ハイブリッドＥＣＵ１００は、高負荷走行時には、モータジェネレータＭＧ１によって発電された電力と、バッテリ６３から得られた電力とによって、モータジェネレータＭＧ２を電動機として駆動させるようモータＥＣＵ１０２に制御信号を送信するようになっている。
【００６６】
また、ハイブリッドＥＣＵ１００は、減速時および制動時には、バッテリＥＣＵ１０３から送信されたデータが表すＳＯＣが所定の上限値を上回らない範囲でモータジェネレータＭＧ２によって発電された電力をバッテリ６３に充電させるようモータＥＣＵ１０２に制御信号を送信するようになっている。
【００６７】
図２に示すように、エンジン１２は、内燃機関によって構成されており、シリンダブロック２１０と、シリンダブロック２１０の上部に固定されたシリンダヘッド２２０と、オイルを収納するオイルパン２３０とを備え、シリンダブロック２１０と、シリンダヘッド２２０とによって複数の気筒２００が形成されている。
【００６８】
なお、本実施の形態において、エンジン１２は、直列４気筒のガソリンエンジンによって構成されているものとして説明するが、本発明においては、直列６気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジン、Ｖ型１２気筒エンジンまたは水平対向６気筒エンジンなどの種々の型式のエンジンによって構成されていてもよい。ここで、図２に示すエンジン１２は、直列に配置された４つの気筒のうちの１つ気筒２００が図示されている。
【００６９】
気筒２００には、ピストン２１１が往復動可能に収納され、シリンダブロック２１０、シリンダヘッド２２０およびピストン２１１によって、各気筒２００の燃焼室２０１が形成されている。
【００７０】
本実施の形態において、エンジン１２は、ピストン２１１が２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行う、４サイクルのガソリンエンジンによって構成されているものとして説明する。
【００７１】
クランクシャフト１９は、各気筒２００に収納されたピストン２１１とコネクティングロッド２１２を介して連結されている。コネクティングロッド２１２は、ピストン２１１の往復動をクランクシャフト１９の回転運動に変換するようになっている。
【００７２】
従って、エンジン１２は、燃焼室２０１で燃料と空気との混合気を燃焼させることによりピストン２１１を往復動させ、コネクティングロッド２１２を介してクランクシャフト１９を回転させることにより、動力伝達装置１５に動力を伝達するようになっている。なお、エンジン１２に用いられる燃料は、ガソリンもしくは軽油等の炭化水素系の燃料またはエタノール等のアルコールとガソリンとを混合したアルコール燃料であってもよい。
【００７３】
エンジン１２には、車外から流入した空気を清浄するエアクリーナ３１２と、清浄された空気を燃焼室２０１に導入するためにシリンダヘッド２２０に連結されている吸気管３１１と、燃焼室２０１に導入される空気の流量を調整するためのスロットルバルブ３１３と、スロットルバルブ３１３の開度を検出するスロットルセンサ１３５と、燃焼室２０１のなかで混合気の燃焼によって発生した排気ガスを車外に排出するためにシリンダヘッド２２０に連結されている排気管３２１と、排気ガス中の有害物質を酸化還元浄化するために排気管３２１に設けられた触媒コンバータ３２２と、が設けられている。
【００７４】
エアクリーナ３１２は、例えば、内部に収容した紙または合成繊維の不織布のフィルターにより、吸入空気中の異物を除去するようになっている。
【００７５】
スロットルバルブ３１３は、薄い円板状の弁体によって構成され、この弁体の中央にシャフトを備えている。スロットルバルブ３１３には、エンジンＥＣＵ１０１の制御に応じてシャフトを回動させることによって弁体を回動させ、吸気管３１１における空気の流量を変更するスロットルバルブアクチュエータ３１４が設けられている。
【００７６】
触媒コンバータ３２２は、一般に、排気ガスに含まれる未燃炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）といった有害物質を効率的に除去することができる三元触媒を備えている。この三元触媒は、好ましくはＮＯｘ含有率の高い排気ガスからでも、ＮＯｘを効率的に除去する機能を有するものが用いられる。
【００７７】
シリンダヘッド２２０には、吸気管３１１と燃焼室２０１とを連通させる吸気ポート２２１と、燃焼室２０１と排気管３２１とを連通させる排気ポート２２２とが形成されている。
【００７８】
また、シリンダヘッド２２０には、吸気管３１１から燃焼室２０１への燃焼用空気の導入を制御するための吸気バルブ２２３と、燃焼室２０１から排気管３２１への排気ガスの排出を制御するための排気バルブ２２４と、燃焼室２０１内に燃料を噴射するためのインジェクタ２２５と、燃焼室２０１内の混合気に点火するための点火プラグ２２６と、が取り付けられている。
【００７９】
インジェクタ２２５は、エンジンＥＣＵ１０１によって制御されるソレノイドコイルおよびニードルバルブを有している。インジェクタ２２５には、所定の圧力で燃料が供給されている。インジェクタ２２５は、エンジンＥＣＵ１０１によってソレノイドコイルが通電されると、ニードルバルブを開いて、燃焼室２０１に燃料を噴射するようになっている。
【００８０】
点火プラグ２２６は、プラチナやイリジウム合金製の電極を有する公知の点火プラグによって構成されている。点火プラグ２２６は、エンジンＥＣＵ１０１によって電極が通電されることにより放電し、燃焼室２０１内の混合気に点火するようになっている。
【００８１】
図３に示すように、エンジン１２には、吸気カムシャフト２４１および排気カムシャフト２４２が、シリンダヘッド２２０の上部に回転可能に設けられている。
【００８２】
吸気カムシャフト２４１には、吸気バルブ２２３の上端に当接する吸気カム２４３が設けられている。吸気カムシャフト２４１が回転すると、吸気カム２４３が吸気バルブ２２３を開閉駆動し、吸気ポート２２１と燃焼室２０１との間が開閉されるようになっている。
【００８３】
排気カムシャフト２４２には、排気バルブ２２４の上端に当接する排気カム２４４が設けられており、排気カムシャフト２４２が回転すると、排気カム２４４が排気バルブ２２４を開閉駆動し、燃焼室２０１と排気ポート２２２との間が開閉されるようになっている。
【００８４】
吸気カムシャフト２４１の一端部には、吸気カムスプロケット２４５と、吸気カムシャフト２４１を吸気カムスプロケット２４５に対して回転させる吸気側回転位相コントローラ２４７が設けられている。また、排気カムシャフト２４２の一端部には、排気カムスプロケット２４６が取り付けられている。
【００８５】
クランクシャフト１９の一端部には、クランクシャフト１９とともに回転するクランクロータ２５４と、クランクスプロケット２４８が設けられている。また、ハイブリッド車両１０は、クランクロータ２５４の回転角を検出するためのクランク角センサ２５５を備えている。
【００８６】
なお、本実施の形態において、ハイブリッドＥＣＵ１００は、クランク角センサ２５５によって検出されたクランクロータ２５４の回転角に基づいて、エンジン回転数を算出するものとする。
【００８７】
吸気カムスプロケット２４５、排気カムスプロケット２４６およびクランクスプロケット２４８には、タイミングベルト２５０が巻き掛けられている。タイミングベルト２５０は、クランクスプロケット２４８の回転を吸気カムスプロケット２４５および排気カムスプロケット２４６に伝達するようになっている。
【００８８】
したがって、タイミングベルト２５０によって、クランクシャフト１９の回転が、吸気カムシャフト２４１および排気カムシャフト２４２に伝達されることにより、吸気カムシャフト２４１および排気カムシャフト２４２に駆動される吸気バルブ２２３および排気バルブ２２４が、クランクシャフト１９に同期して吸気ポート２２１および排気ポート２２２を開閉するようになっている。
【００８９】
また、エンジン１２には、タイミングベルト２５０に適度なテンションを与えることにより、タイミングベルト２５０が吸気カムスプロケット２４５、排気カムスプロケット２４６およびクランクスプロケット２４８から外れることを防止するためのテンショナ２５１が設けられている。
【００９０】
このように、タイミングベルト２５０は、クランクシャフト１９の回転力を、吸気バルブ２２３および排気バルブ２２４を駆動する吸気カムシャフト２４１および排気カムシャフト２４２に伝達するようになっている。なお、本実施の形態において、タイミングベルト２５０は、本発明におけるベルトを構成する。
【００９１】
以下、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両１０の制御装置を構成するハイブリッドＥＣＵ１００の特徴的な構成について、説明する。
【００９２】
図４に示すように、タイミングベルト２５０の寿命は、有効張力（Ｎ）と、繰り返し回数（ｎ）と、によって求められる。有効張力（Ｎ）とは、タイミングベルト２５０がどれくらいの力で引っ張られているかを示す値であり、繰り返し回数（ｎ）とは、タイミングベルト２５０が何回転されたかを示すものである。
【００９３】
例えば、タイミングベルト２５０が有効張力ａで長時間回転していた場合、ｃ回転で寿命が来ることを示している。また、タイミングベルト２５０が有効張力ｂで長時間回転していた場合、ｄ回転で寿命が来ることも示している。したがって、タイミングベルト２５０にかかる有効張力（Ｎ）が、ａからｂとなった場合、タイミングベルト２５０の寿命は、ｃ回転からｄ回転まで延長される。このように、タイミングベルト２５０の寿命は、有効張力（Ｎ）と、繰り返し回数（ｎ）と、によって求められる面積によって、おおむね把握することができるようになっている。
【００９４】
すなわち、タイミングベルト２５０の寿命は、タイミングベルト２５０にかかった有効張力の積算値によってわかる。したがって、予めこの積算値によってタイミングベルト２５０の寿命を算定し、この算定値をタイミングベルト２５０の寿命判定値として、ハイブリッドＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｂに記憶しておく。
【００９５】
図５に示すように、タイミングベルト２５０の有効張力は、エンジン回転数によって変化する。特に、エンジン回転数が特定の回転数となると、タイミングベルト２５０が共振し、有効張力が著しく強くなる（以下、この「特定の回転数」を単に「共振回転数」という）。
【００９６】
ところが、タイミングベルト２５０の有効張力は、エンジン回転数が特定の回転数から少しずれるだけで、大幅に弱くなるようになっている。そこで、ハイブリッドＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｂに、このようなタイミングベルト２５０のエンジン回転数に対する有効張力を表す有効張力マップを記憶しておく。
【００９７】
図１において、ハイブリッドＥＣＵ１００は、タイミングベルト２５０の劣化状態を判定するようになっている。具体的には、ハイブリッドＥＣＵ１００は、タイミングベルト２５０の有効張力を積算し、有効張力の積算値が規定値以上、すなわち、タイミングベルト２５０の寿命判定値以上であることを条件として、タイミングベルト２５０が劣化状態であると判定するようになっている。すなわち、ハイブリッドＥＣＵ１００は、本発明におけるベルト劣化判定手段を構成する。
【００９８】
また、ハイブリッドＥＣＵ１００は、タイミングベルト２５０が劣化状態であると判定したことを条件として、タイミングベルト２５０が共振しないように、エンジン１２の回転数を制御するようになっている。
【００９９】
すなわち、ハイブリッドＥＣＵ１００は、タイミングベルト２５０が劣化状態であると判定したことを条件として、エンジン１２の回転数が共振回転数とならないように、エンジン１２の回転数を制御するようになっている。
【０１００】
具体的には、ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン回転数Ｎｅが共振回転数に近いか否かを判定し、エンジン回転数Ｎｅが共振回転数に近いと判定した場合には、エンジン回転数Ｎｅを共振回転数から離すように変更するようになっている。
【０１０１】
より具体的には、ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン回転数Ｎｅが共振回転数を中心に予め定められた範囲（以下、単に「共振回転数域」という）内にあるか否かを判定し、エンジン回転数Ｎｅが共振回転数域にあると判定した場合には、エンジン回転数Ｎｅを共振回転数域外になるように変更するようになっている。
【０１０２】
例えば、共振回転数域の上限より高い高回転目標値と、共振回転数域の下限より低い低回転目標値とをＲＯＭ１００ｂに予め記憶しておいた上で、ハイブリッドＥＣＵ１００は、共振回転数よりも現在のエンジン回転数Ｎｅが低い場合には、現在のエンジン回転数Ｎｅが低回転目標値に近づくようにエンジンＥＣＵ１０１を制御させ、共振回転数よりも現在のエンジン回転数Ｎｅが高い場合には、現在のエンジン回転数Ｎｅが高回転目標値に近づくようにエンジンＥＣＵ１０１を制御させるようになっている。このように、ハイブリッドＥＣＵ１００は、本発明における制御手段を構成する。
【０１０３】
次に、ハイブリッドＥＣＵ１００のタイミングベルト延命動作について、図６に示すフローチャートを参照して、説明する。
【０１０４】
なお、図６に示すフローチャートは、ハイブリッドＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａによって、イグニッションのオンからオフまでの間に、予め定められた時間間隔、例えば、８ｍｓ間隔で実行されるようになっている。
【０１０５】
図６に示すように、まず、ハイブリッドＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、タイミングベルト２５０の有効張力を検出する（ステップＳ１１）。例えば、ＣＰＵ１００ａは、クランク角センサ２５５によって検出されたクランクロータ２５４の回転角に基づいて、エンジン回転数Ｎｅを算出し、算出したエンジン回転数Ｎｅに有効張力マップ上で対応する有効張力を検出する。
【０１０６】
次に、ＣＰＵ１００ａは、タイミングベルト２５０の有効張力を積算する（ステップＳ１２）。例えば、ＣＰＵ１００ａは、タイミングベルト延命動作の実行間隔およびタイミングベルト２５０の回転数から、ステップＳ１１で算出した有効張力で何回転したかを算出することで、タイミングベルト２５０の有効張力を積算する。
【０１０７】
より具体的に説明すると、タイミングベルト延命動作の実行間隔をＰｍｓとし、ステップＳ１１で算出したタイミングベルト２５０の有効張力をＴＡとする。ここで、タイミングベルト２５０の回転数は、エンジン回転数Ｎｅと比例するので、その比例定数をｋとする。
【０１０８】
この場合、タイミングベルト延命動作の１間隔あたりのタイミングベルト２５０の回転数は、ｋ×Ｎｅ×Ｐ／（６０＊１０００）である。したがって、ステップＳ１２で積算される有効張力Ｔａは、以下の式によって、求めることができる。
【０１０９】
Ｔａ＝ＴＡ×ｋ×Ｎｅ×Ｐ／６００００
【０１１０】
したがって、タイミングベルト延命動作の実行間隔を８ｍｓとすると、エンジン回転数が１８００ｒｐｍであれば、積算する有効張力Ｔａは、ＴＡ×０．２４×ｋとなり、エンジン回転数が４２００ｒｐｍであれば、積算する有効張力Ｔａは、ＴＡ×０．５６×ｋとなる。なお、有効張力の積算値（以下、単に「有効張力積算値」という）は、タイミングベルト２５０の交換時にクリアされるものとする。
【０１１１】
次に、ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１２で積算した有効張力積算値が、寿命判定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。ここで、有効張力積算値が寿命判定値以上でないと判定した場合には（ステップＳ１３でＮＯと判定）、ＣＰＵ１００ａは、タイミングベルト２５０がまだ寿命に達していないと判定し、タイミングベルト延命動作を終了する。
【０１１２】
一方、有効張力積算値が寿命判定値以上であると判定した場合には（ステップＳ１３でＹＥＳと判定）、ＣＰＵ１００ａは、タイミングベルト２５０の寿命が近いと判定し、タイミングベルト２５０の寿命が近い旨の警告を表示装置９４に表示させていなければ（ステップＳ１４でＮＯと判定）、タイミングベルト２５０の寿命が近い旨の警告を表示装置９４に表示させる（ステップＳ１５）。
【０１１３】
次いで、ＣＰＵ１００ａは、エンジン回転数Ｎｅがタイミングベルト２５０を共振させる回転数に近いか否か、より具体的には、エンジン回転数Ｎｅが共振回転数域内にあるか否かを判定する（ステップＳ１６）。
【０１１４】
ここで、エンジン回転数Ｎｅが共振回転数域にないと判定した場合には（ステップＳ１６でＮＯと判定）、ＣＰＵ１００ａは、タイミングベルト延命動作を終了する。一方、エンジン回転数Ｎｅが共振回転数域にあると判定した場合には（ステップＳ１６でＮＯと判定）、ＣＰＵ１００ａは、エンジン回転数Ｎｅを変更する（ステップＳ１７）。
【０１１５】
例えば、ＣＰＵ１００ａは、共振回転数よりも現在のエンジン回転数Ｎｅが低い場合には、現在のエンジン回転数Ｎｅが低回転目標値に近づくようにエンジンＥＣＵ１０１を制御させ、共振回転数よりも現在のエンジン回転数Ｎｅが高い場合には、現在のエンジン回転数Ｎｅが高回転目標値に近づくようにエンジンＥＣＵ１０１を制御させる。
【０１１６】
このとき、ＣＰＵ１００ａは、エンジン回転数Ｎｅの変更により車速が変更されないように、モータジェネレータＭＧ２を制御するようにしてもよい。具体的には、ＣＰＵ１００ａは、エンジン回転数Ｎｅが低くなるようにエンジンＥＣＵ１０１を制御させた場合には、モータジェネレータＭＧ２を電動機として駆動させ、エンジン回転数Ｎｅが高くなるようにエンジンＥＣＵ１０１を制御させた場合には、モータジェネレータＭＧ２を発電機として駆動させるようにしてもよい。
【０１１７】
また、ステップＳ１７において、ＣＰＵ１００ａは、共振回転数よりも現在のエンジン回転数Ｎｅが低い場合には、現在のエンジン回転数Ｎｅが高回転目標値に近づくようにエンジンＥＣＵ１０１を制御させ、共振回転数よりも現在のエンジン回転数Ｎｅが高い場合には、現在のエンジン回転数Ｎｅが低回転目標値に近づくように制御させるようにしてもよい。
【０１１８】
このとき、ＣＰＵ１００ａは、エンジン回転数Ｎｅの変更により車速が変更されないように、エンジン回転数Ｎｅが低くなるようにエンジンＥＣＵ１０１を制御させた場合には、モータジェネレータＭＧ２を電動機として駆動させ、エンジン回転数Ｎｅが高くなるようにエンジンＥＣＵ１０１を制御させた場合には、モータジェネレータＭＧ２を発電機として駆動させるようにしてもよい。
【０１１９】
また、ＣＰＵ１００ａは、エンジン１２の動力によってバッテリ６３が充電されている状態にあることを条件として、ステップＳ１６以降を実行するようにしてもよい。すなわち、ステップＳ１６を実行する前に、ＣＰＵ１００ａは、エンジン１２の動力によってバッテリ６３が充電されている状態にない場合には、タイミングベルト延命動作を終了するようにしてもよい。
【０１２０】
以上のように、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、エンジン１２の回転がタイミングベルト２５０を共振させないように、エンジン１２の回転数を制御することにより、タイミングベルト２５０に大きな張力がかかることを防止するため、タイミングベルト２５０の寿命の残りが少ない場合に、タイミングベルト２５０を延命させることができる。
【０１２１】
なお、本実施の形態においては、吸気カムスプロケット２４５、排気カムスプロケット２４６およびクランクスプロケット２４８に巻き掛けられたタイミングベルト２５０によって本発明におけるベルトが構成される例について説明したが、本発明においては、クランクシャフト１９から補機類に動力を伝達するための補機ベルトによって本発明におけるベルトが構成されるようにしてもよい。
【０１２２】
また、タイミングベルト２５０および補機ベルトの双方によって本発明におけるベルトが構成されるようにしてもよい。この場合には、ハイブリッドＥＣＵ１００のＲＯＭ１００ｂには、タイミングベルト２５０および補機ベルトのそれぞれに対し、寿命判定値と有効張力マップとを記憶しておき、ＣＰＵ１００ａは、各ベルトに対する有効張力積算値を積算するように構成する。
【０１２３】
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１２４】
以上のように、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、ベルトの寿命の残りが少ない場合に、ベルトを延命させることができるという効果を奏するものであり、内燃機関の出力軸に巻き掛けられたベルトのフェールセーフ機能を有するハイブリッド車両の制御装置に有用である。
【符号の説明】
【０１２５】
ＭＧ１、ＭＧ２ モータジェネレータ
１０ ハイブリッド車両
１２ エンジン
１５ 動力伝達装置
１７ 減速機
１８ 動力分割機構
１９ クランクシャフト
６１、６２ インバータ
６３ バッテリ
９４ 表示装置
１００ ハイブリッドＥＣＵ
１０１ エンジンＥＣＵ
１０２ モータＥＣＵ
１０３ バッテリＥＣＵ
２００ 気筒
２０１ 燃焼室
２４１ 吸気カムシャフト
２４２ 排気カムシャフト
２４３ 吸気カム
２４４ 排気カム
２４５ 吸気カムスプロケット
２４６ 排気カムスプロケット
２４８ クランクスプロケット
２５０ タイミングベルト
２５１ テンショナ
２５４ クランクロータ
２５５ クランク角センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関および回転電機よりなる駆動源と、前記内燃機関から出力される回転力が伝達されるベルトとを備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記ベルトが劣化状態であるか否かを判定するベルト劣化判定手段と、
前記ベルト劣化判定手段により前記ベルトが劣化状態であると判定されたことを条件として、前記ベルトを共振させる共振回転数域に前記内燃機関の回転数が入るか否かを判定し、前記共振回転数域に前記内燃機関の回転数が入ると判定したことを条件として、前記内燃機関の回転数を変更するよう制御する制御手段と、
を備えた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】
前記ベルト劣化判定手段は、前記ベルトの有効張力を積算し、前記有効張力の積算値が規定値以上であることを条件として、前記ベルトが劣化状態であると判定することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ベルト劣化判定手段により前記ベルトが劣化状態であると判定されたことに加え、前記内燃機関の動力によってバッテリが充電されている状態にあることを条件として、前記共振回転数域に前記内燃機関の回転数が入るか否かを判定し、前記共振回転数域に前記内燃機関の回転数が入ると判定したことを条件として、前記内燃機関の回転数を変更するよう制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項１】
内燃機関および回転電機よりなる駆動源と、前記内燃機関から出力される回転力が伝達されるベルトとを備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記ベルトが劣化状態であるか否かを判定するベルト劣化判定手段と、
前記ベルト劣化判定手段により前記ベルトが劣化状態であると判定されたことを条件として、前記ベルトを共振させる共振回転数域に前記内燃機関の回転数が入るか否かを判定し、前記共振回転数域に前記内燃機関の回転数が入ると判定したことを条件として、前記内燃機関の回転数を変更するよう制御する制御手段と、
を備えた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】
前記ベルト劣化判定手段は、前記ベルトの有効張力を積算し、前記有効張力の積算値が規定値以上であることを条件として、前記ベルトが劣化状態であると判定することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ベルト劣化判定手段により前記ベルトが劣化状態であると判定されたことに加え、前記内燃機関の動力によってバッテリが充電されている状態にあることを条件として、前記共振回転数域に前記内燃機関の回転数が入るか否かを判定し、前記共振回転数域に前記内燃機関の回転数が入ると判定したことを条件として、前記内燃機関の回転数を変更するよう制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１６２２３１（Ｐ２０１２−１６２２３１Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６１１７（Ｐ２０１１−２６１１７）
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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