JP2002291296A - 車両用内燃機関始動装置 - Google Patents
車両用内燃機関始動装置Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】内燃機関の始動性を悪化させることなく発電電
動機の体格縮小が可能な車両用内燃機関始動装置を提供
すること。 【解決手段】エンジン停止時に所定の基準停止角度位置
に発電電動機３を常に停止させるので、エンジン始動に
際して、同期機である発電電動機３に、エンジン始動直
後から最適位相の（位相ずれなしに）電機子電流を流す
ことができ、最適なトルク（好適には最大トルク値）を
得ることができ、小型の発電電動機を用いてもエンジン
を確実に始動することができる。
動機の体格縮小が可能な車両用内燃機関始動装置を提供
すること。 【解決手段】エンジン停止時に所定の基準停止角度位置
に発電電動機３を常に停止させるので、エンジン始動に
際して、同期機である発電電動機３に、エンジン始動直
後から最適位相の（位相ずれなしに）電機子電流を流す
ことができ、最適なトルク（好適には最大トルク値）を
得ることができ、小型の発電電動機を用いてもエンジン
を確実に始動することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用内燃機関始
動装置に関する。
動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、車両用内燃機関にスタータとオル
タネータを個別に設ける代わりに発電電動機を連結し、
この発電電動機により、エンジン始動、回生制動、発
電、トルクアシストなどを行って、燃費改善を図ること
が試みられている。以下、これらの内燃機関・発電電動
機結合を発電電動機結合型パワーユニットともいうこの
発電電動機結合型パワーユニットにおけるエンジンと発
電電動機とは、通常のベルトで結合するベルト結合方
式、タイミングベルトや減速ギヤ機構を介して接続する
滑りなし結合方式、直結方式が考えられるが、滑りなし
結合方式では所定小範囲での角度遊びは存在し、直結方
式では滑りすなわちエンジンと発電電動機との間の角度
ずれは存在しない。
タネータを個別に設ける代わりに発電電動機を連結し、
この発電電動機により、エンジン始動、回生制動、発
電、トルクアシストなどを行って、燃費改善を図ること
が試みられている。以下、これらの内燃機関・発電電動
機結合を発電電動機結合型パワーユニットともいうこの
発電電動機結合型パワーユニットにおけるエンジンと発
電電動機とは、通常のベルトで結合するベルト結合方
式、タイミングベルトや減速ギヤ機構を介して接続する
滑りなし結合方式、直結方式が考えられるが、滑りなし
結合方式では所定小範囲での角度遊びは存在し、直結方
式では滑りすなわちエンジンと発電電動機との間の角度
ずれは存在しない。
【０００３】この種の発電電動機結合型パワーユニット
では、効率などの点で同期機が主として採用される。同
期機を制御するためにはロータ角度位置の検出が必要で
あり、そのため、発電電動機結合型パワーユニットの回
転軸には角度センサが装着される。
では、効率などの点で同期機が主として採用される。同
期機を制御するためにはロータ角度位置の検出が必要で
あり、そのため、発電電動機結合型パワーユニットの回
転軸には角度センサが装着される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、常に絶
対角度を検出することができるアブソリュート型ロータ
リーエンコーダや、所定の基準角度位置を基準としてそ
れからの角度パルスをカウントする高分解能のインクリ
メンタル型ロータリーエンコーダを採用することは、コ
ストや設置スペースの点容易ではなく、このため、たと
えば発電電動機の電気角度６０度ごとに角度位置を出力
する極めて低分解能の角度センサが採用されるのが一般
的である。
対角度を検出することができるアブソリュート型ロータ
リーエンコーダや、所定の基準角度位置を基準としてそ
れからの角度パルスをカウントする高分解能のインクリ
メンタル型ロータリーエンコーダを採用することは、コ
ストや設置スペースの点容易ではなく、このため、たと
えば発電電動機の電気角度６０度ごとに角度位置を出力
する極めて低分解能の角度センサが採用されるのが一般
的である。
【０００５】しかしながら、上述のように電気角度６０
度ごとに角度位置を出力する低分解能の角度センサで
は、角度検出位置の直後で停止した場合には次の始動に
おいて約６０度回転するまでは角度位置を確定すること
ができず、その結果、同期機のロータ（界磁束）位置に
対する電機子電流の位相角差を最適制御することができ
ず、必要なトルクを得ることができない場合があるとい
う問題があった。この問題は、発電電動機がエンジン始
動時に極めて大きいトルクを発生する必要があるために
一層深刻となる。
度ごとに角度位置を出力する低分解能の角度センサで
は、角度検出位置の直後で停止した場合には次の始動に
おいて約６０度回転するまでは角度位置を確定すること
ができず、その結果、同期機のロータ（界磁束）位置に
対する電機子電流の位相角差を最適制御することができ
ず、必要なトルクを得ることができない場合があるとい
う問題があった。この問題は、発電電動機がエンジン始
動時に極めて大きいトルクを発生する必要があるために
一層深刻となる。
【０００６】もちろん、発電電動機を大型化すればエン
ジン始動は可能であるが、単にエンジン始動時のみのた
めにいたずらに発電電動機を大型化するという解決策は
コスト上、採用困難である。
ジン始動は可能であるが、単にエンジン始動時のみのた
めにいたずらに発電電動機を大型化するという解決策は
コスト上、採用困難である。
【０００７】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、内燃機関の始動性を悪化させることなく発電電動
機の体格縮小が可能な車両用内燃機関始動装置を提供す
ることを、その目的としている。
あり、内燃機関の始動性を悪化させることなく発電電動
機の体格縮小が可能な車両用内燃機関始動装置を提供す
ることを、その目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の車両用内
燃機関始動装置は、車両用内燃機関にトルク授受可能に
結合されて前記車両用内燃機関の始動を行う同期機から
なる発電電動機と、前記発電電動機の所定の基準角度位
置を検出し、前記基準角度位置に基づいて前記発電電動
機の角度位置を演算する角度センサと、前記発電電動機
を制御する制御部とを備える車両用内燃機関始動装置に
おいて、前記制御部が、前記車両用内燃機関を停止させ
るときに前記角度センサの出力信号に基づいて前記発電
電動機を制御して前記発電電動機を所定の基準停止角度
位置に停止させ、前記基準停止角度位置が、前記基準角
度位置又はその直後に設定されていることを特徴として
いるすなわち、本構成によれば、所定の基準停止角度位
置にエンジンを常に停止させるので、このエンジンに滑
りなし結合（たとえば直結又はタイミングベルト結合又
はギヤ結合）された発電電動機のロータは常に上記エン
ジンの基準停止角度位置に対応する所定の停止角度位置
（基準停止角度位置ともいう）に停止することになる。
したがって、次にエンジン始動に際して、同期機である
発電電動機に、エンジン始動直後から最適位相の（位相
ずれなしに）電機子電流を流すことができ、最適なトル
ク（好適には最大トルク値）を得ることができ、小型の
発電電動機を用いてもエンジンを確実に始動することが
できる。更に、本構成では、発電電動機のロータが、角
度センサが基準角度位置を検出してパルス信号を発生す
る点又はその直後（エンジン回転方向にわずか（好適に
は電気角度で５度以内）に回転した位置にて、エンジン
及び発電電動機は停止させられる。したがって、エンジ
ン始動時に発電電動機は基準角度位置に停止しているた
めに、この基準角度位置での電機子電流位相を位相ずれ
なしに設定することができ、電機子電流の位相推定誤差
を縮小して発電電動機の発生トルクを最適化することが
できる。
燃機関始動装置は、車両用内燃機関にトルク授受可能に
結合されて前記車両用内燃機関の始動を行う同期機から
なる発電電動機と、前記発電電動機の所定の基準角度位
置を検出し、前記基準角度位置に基づいて前記発電電動
機の角度位置を演算する角度センサと、前記発電電動機
を制御する制御部とを備える車両用内燃機関始動装置に
おいて、前記制御部が、前記車両用内燃機関を停止させ
るときに前記角度センサの出力信号に基づいて前記発電
電動機を制御して前記発電電動機を所定の基準停止角度
位置に停止させ、前記基準停止角度位置が、前記基準角
度位置又はその直後に設定されていることを特徴として
いるすなわち、本構成によれば、所定の基準停止角度位
置にエンジンを常に停止させるので、このエンジンに滑
りなし結合（たとえば直結又はタイミングベルト結合又
はギヤ結合）された発電電動機のロータは常に上記エン
ジンの基準停止角度位置に対応する所定の停止角度位置
（基準停止角度位置ともいう）に停止することになる。
したがって、次にエンジン始動に際して、同期機である
発電電動機に、エンジン始動直後から最適位相の（位相
ずれなしに）電機子電流を流すことができ、最適なトル
ク（好適には最大トルク値）を得ることができ、小型の
発電電動機を用いてもエンジンを確実に始動することが
できる。更に、本構成では、発電電動機のロータが、角
度センサが基準角度位置を検出してパルス信号を発生す
る点又はその直後（エンジン回転方向にわずか（好適に
は電気角度で５度以内）に回転した位置にて、エンジン
及び発電電動機は停止させられる。したがって、エンジ
ン始動時に発電電動機は基準角度位置に停止しているた
めに、この基準角度位置での電機子電流位相を位相ずれ
なしに設定することができ、電機子電流の位相推定誤差
を縮小して発電電動機の発生トルクを最適化することが
できる。
【０００９】なお、エンジン始動において、角度センサ
が上記のように第一回目の基準角度位置を検出してか
ら、次の基準角度位置を検出するまでの期間には、回転
速度（角速度でもよい）は、エンジンのポンピングトル
クの角度変化特性により変調された増加傾向を示す。
が上記のように第一回目の基準角度位置を検出してか
ら、次の基準角度位置を検出するまでの期間には、回転
速度（角速度でもよい）は、エンジンのポンピングトル
クの角度変化特性により変調された増加傾向を示す。
【００１０】したがって、この第一回目の基準角度位置
から次の基準角度位置を検出するまでの期間には、あら
かじめ記憶する回転速度（角速度）ー時間特性に基づい
て現在の角度位置を推定すれば、角度推定誤差を低減す
ることができる。
から次の基準角度位置を検出するまでの期間には、あら
かじめ記憶する回転速度（角速度）ー時間特性に基づい
て現在の角度位置を推定すれば、角度推定誤差を低減す
ることができる。
【００１１】請求項２記載の構成は請求項１記載の車両
用内燃機関始動装置において更に、前記制御部が、前記
車両用内燃機関の停止に際して、回転速度の減少率が０
となる推定時点を求め、この時点にて前記発電電動機の
角度位置が前記所定基準角度位置となるように前記回転
速度の減少率を制御することを特徴としている。
用内燃機関始動装置において更に、前記制御部が、前記
車両用内燃機関の停止に際して、回転速度の減少率が０
となる推定時点を求め、この時点にて前記発電電動機の
角度位置が前記所定基準角度位置となるように前記回転
速度の減少率を制御することを特徴としている。
【００１２】このようにすれば、基準停止角度位置に精
度良く停止させることが可能となる。
度良く停止させることが可能となる。
【００１３】請求項３記載の車両用内燃機関始動装置
は、車両用内燃機関にほぼ滑りなしに結合されて前記車
両用内燃機関の始動を行う同期機からなる発電電動機
と、前記車両用内燃機関又は前記発電電動機の所定の基
準角度位置を検出し、前記基準角度位置に基づいて前記
車両用内燃機関又は前記発電電動機の角度位置を演算す
る角度センサと、前記発電電動機を制御する制御部とを
備える車両用内燃機関始動装置において、前記制御部
が、前記車両用内燃機関の最頻停止角度に相当する前記
発電電動機の所定の位相角度に基づいて前記発電電動機
への通電位相制御を行うことを特徴としている。
は、車両用内燃機関にほぼ滑りなしに結合されて前記車
両用内燃機関の始動を行う同期機からなる発電電動機
と、前記車両用内燃機関又は前記発電電動機の所定の基
準角度位置を検出し、前記基準角度位置に基づいて前記
車両用内燃機関又は前記発電電動機の角度位置を演算す
る角度センサと、前記発電電動機を制御する制御部とを
備える車両用内燃機関始動装置において、前記制御部
が、前記車両用内燃機関の最頻停止角度に相当する前記
発電電動機の所定の位相角度に基づいて前記発電電動機
への通電位相制御を行うことを特徴としている。
【００１４】通常の内燃機関では９０％以上の確率で所
定のエンジン角度位置範囲（その中央点を最頻停止角度
と称する）内に停止することが知られている。これは、
各気筒のピストンのどれかが圧縮行程の後半期となる場
合は急激にポンピング損失が大きくなるために、エンジ
ン停止直前の小さな慣性エネルギーではこの領域に達し
得ないためである。
定のエンジン角度位置範囲（その中央点を最頻停止角度
と称する）内に停止することが知られている。これは、
各気筒のピストンのどれかが圧縮行程の後半期となる場
合は急激にポンピング損失が大きくなるために、エンジ
ン停止直前の小さな慣性エネルギーではこの領域に達し
得ないためである。
【００１５】そこで、本発明では、あらかじめこのエン
ジンの最頻停止角度に対応する発電電動機のロータ角度
位置を所定値に設定しておき、エンジン始動に際してこ
のロータ角度位置に最適な電流位相で三相電機子電流を
通電する。このようにすれば、ほとんどの場合において
位相ずれなしに発電電動機を駆動することができる。
ジンの最頻停止角度に対応する発電電動機のロータ角度
位置を所定値に設定しておき、エンジン始動に際してこ
のロータ角度位置に最適な電流位相で三相電機子電流を
通電する。このようにすれば、ほとんどの場合において
位相ずれなしに発電電動機を駆動することができる。
【００１６】請求項４記載の構成は請求項３記載の車両
用内燃機関始動装置において更に、前記基準停止角度位
置は、前記基準角度位置又はその直後位置に設定されて
いることを特徴としている。
用内燃機関始動装置において更に、前記基準停止角度位
置は、前記基準角度位置又はその直後位置に設定されて
いることを特徴としている。
【００１７】すなわち、発電電動機のロータは、角度セ
ンサが基準角度位置を検出してパルス信号を発生する点
又はその直後（エンジン回転方向にわずか（好適には電
気角度で５度以内）に回転した位置にて、エンジン及び
発電電動機は停止させられる。
ンサが基準角度位置を検出してパルス信号を発生する点
又はその直後（エンジン回転方向にわずか（好適には電
気角度で５度以内）に回転した位置にて、エンジン及び
発電電動機は停止させられる。
【００１８】このようにすれば、エンジン始動直後に角
度センサは基準角度位置を検出するので、この基準角度
位置での電機子電流位相を最適値に設定することがで
き、電機子電流の位相推定誤差を縮小して発電電動機の
発生トルクを最適化することができる。
度センサは基準角度位置を検出するので、この基準角度
位置での電機子電流位相を最適値に設定することがで
き、電機子電流の位相推定誤差を縮小して発電電動機の
発生トルクを最適化することができる。
【００１９】なお、エンジン始動において、角度センサ
が上記のように第一回目の基準角度位置を検出してか
ら、次の基準角度位置を検出するまでの期間には、回転
速度（角速度でもよい）は、エンジンのポンピングトル
クの角度変化特性により変調された増加傾向を示す。し
たがって、この第一回目の基準角度位置から次の基準角
度位置を検出するまでの期間には、あらかじめ記憶する
回転速度（角速度）ー時間特性に基づいて現在の角度位
置を推定すれば、角度推定誤差を低減することができ
る。
が上記のように第一回目の基準角度位置を検出してか
ら、次の基準角度位置を検出するまでの期間には、回転
速度（角速度でもよい）は、エンジンのポンピングトル
クの角度変化特性により変調された増加傾向を示す。し
たがって、この第一回目の基準角度位置から次の基準角
度位置を検出するまでの期間には、あらかじめ記憶する
回転速度（角速度）ー時間特性に基づいて現在の角度位
置を推定すれば、角度推定誤差を低減することができ
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の好適な実施態様を以下の
実施例を参照して説明する。
実施例を参照して説明する。
【００２１】
【実施例１】（構成）図１は、この実施例の車両用内燃
機関始動装置を適用したハイブリッド車のパワートレイ
ンのブロック図である。
機関始動装置を適用したハイブリッド車のパワートレイ
ンのブロック図である。
【００２２】１は内燃機関（エンジン）、２は内燃機関
１の出力軸、３は同期機からなる発電電動機、４はクラ
ッチ、５はトランスミッション、６は車輪、７はコント
ローラ（制御部）、８は磁極センサ、９はバッテリ、１
０はインバータである。
１の出力軸、３は同期機からなる発電電動機、４はクラ
ッチ、５はトランスミッション、６は車輪、７はコント
ローラ（制御部）、８は磁極センサ、９はバッテリ、１
０はインバータである。
【００２３】発電電動機３は、内燃機関１のクランク軸
２に直結されたロータ３１と、内周面がこのロータ３１
の外周面に小ギャップを隔てて対面するステータ３２と
を有する。ロータ３１には互いに周方向一定角度周期で
極***互に固定された永久磁石を有し、ステータ３２は
スロットに巻装された三相電機子巻線を有している。こ
の種の磁石ロータ型三相同期機自体は周知であるので説
明は省略する。ロータ３１はクラッチ４、トランスミッ
ション５を通じて車輪６に連結されている。
２に直結されたロータ３１と、内周面がこのロータ３１
の外周面に小ギャップを隔てて対面するステータ３２と
を有する。ロータ３１には互いに周方向一定角度周期で
極***互に固定された永久磁石を有し、ステータ３２は
スロットに巻装された三相電機子巻線を有している。こ
の種の磁石ロータ型三相同期機自体は周知であるので説
明は省略する。ロータ３１はクラッチ４、トランスミッ
ション５を通じて車輪６に連結されている。
【００２４】発電電動機３の三相電機子巻線は三相イン
バータ回路（インバータ）１０を通じてバッテリ９と電
力授受可能に配線されている。
バータ回路（インバータ）１０を通じてバッテリ９と電
力授受可能に配線されている。
【００２５】コントローラ（制御部）７は、内燃機関１
を制御するエンジン制御装置、インバータ１０を制御す
るインバータコントローラを含んでいる。エンジン制御
装置、インバータ及びインバータコントローラ自体は従
来と同一構成であるので説明を省略する。
を制御するエンジン制御装置、インバータ１０を制御す
るインバータコントローラを含んでいる。エンジン制御
装置、インバータ及びインバータコントローラ自体は従
来と同一構成であるので説明を省略する。
【００２６】磁極センサ８は、磁石が周方向所定間隔で
固定されたロータと、このロータの磁石の磁極面に対面
して設けられたステータとをもち、ステータに三相コイ
ルが装された構造をもつ。したがって、磁極センサ８の
ロータが回転するとこの三相コイルに三相交流電圧が誘
導され、この三相交流電圧は磁極センサ８内蔵の回路に
より三相パルス電圧、すなわちＵ相パルス電圧、Ｖ相パ
ルス電圧、Ｗ相パルス電圧（図２参照）に変換される。
交流電圧を二値化すると電気角６０度回転するごとにど
れかの相パルス電圧のエッジが発生する。
固定されたロータと、このロータの磁石の磁極面に対面
して設けられたステータとをもち、ステータに三相コイ
ルが装された構造をもつ。したがって、磁極センサ８の
ロータが回転するとこの三相コイルに三相交流電圧が誘
導され、この三相交流電圧は磁極センサ８内蔵の回路に
より三相パルス電圧、すなわちＵ相パルス電圧、Ｖ相パ
ルス電圧、Ｗ相パルス電圧（図２参照）に変換される。
交流電圧を二値化すると電気角６０度回転するごとにど
れかの相パルス電圧のエッジが発生する。
【００２７】この実施例では、図２に示すように、発電
電動機３のＵ相電機子電流がその後＋となるゼロクロス
点をＵ相パルス電圧の立ち上がりエッジに設定し、発電
電動機３のＵ相電機子電流がその後ーとなるゼロクロス
点をＵ相パルス電圧の立ち下がりエッジに設定し、同様
に、発電電動機３のＶ相電機子電流がその後＋となるゼ
ロクロス点をＶ相パルス電圧の立ち上がりエッジに設定
し、発電電動機３のＶ相電機子電流がその後ーとなるゼ
ロクロス点をＶ相パルス電圧の立ち下がりエッジに設定
し、発電電動機３のＷ相電機子電流がその後＋となるゼ
ロクロス点をＷ相パルス電圧の立ち上がりエッジに設定
し、発電電動機３のＷ相電機子電流がその後ーとなるゼ
ロクロス点をＷ相パルス電圧の立ち下がりエッジに設定
する。上記磁極センサ８自体は周知であるので、更に詳
細な説明は省略する。なお、磁極センサ８は発電電動機
３に内蔵しても良い。
電動機３のＵ相電機子電流がその後＋となるゼロクロス
点をＵ相パルス電圧の立ち上がりエッジに設定し、発電
電動機３のＵ相電機子電流がその後ーとなるゼロクロス
点をＵ相パルス電圧の立ち下がりエッジに設定し、同様
に、発電電動機３のＶ相電機子電流がその後＋となるゼ
ロクロス点をＶ相パルス電圧の立ち上がりエッジに設定
し、発電電動機３のＶ相電機子電流がその後ーとなるゼ
ロクロス点をＶ相パルス電圧の立ち下がりエッジに設定
し、発電電動機３のＷ相電機子電流がその後＋となるゼ
ロクロス点をＷ相パルス電圧の立ち上がりエッジに設定
し、発電電動機３のＷ相電機子電流がその後ーとなるゼ
ロクロス点をＷ相パルス電圧の立ち下がりエッジに設定
する。上記磁極センサ８自体は周知であるので、更に詳
細な説明は省略する。なお、磁極センサ８は発電電動機
３に内蔵しても良い。
【００２８】（発電電動機３の基本制御）このコントロ
ーラ７により実行される発電電動機３の基本制御動作を
以下に説明する。
ーラ７により実行される発電電動機３の基本制御動作を
以下に説明する。
【００２９】コントローラ７は、入力されるアクセルペ
ダルやブレーキペダルの踏み角やバッテリ９のＳＯＣに
基づいて、必要な発生トルク値（トルクアシスト時は電
動トルク）を求め、これらの値に基づいて内燃機関１の
燃料噴射量や、インバータ１０のＰＷＭ制御デューティ
比を制御する。
ダルやブレーキペダルの踏み角やバッテリ９のＳＯＣに
基づいて、必要な発生トルク値（トルクアシスト時は電
動トルク）を求め、これらの値に基づいて内燃機関１の
燃料噴射量や、インバータ１０のＰＷＭ制御デューティ
比を制御する。
【００３０】なお、インバータ１０は、磁極センサ８の
出力パルス信号を基準に算出したステータ３２に対する
ロータ３１の回転角度に基づいて、ステータ３２の電機
子電流の位相を決定し、また、求めた発生トルク値に基
づいてこの電機子電流の振幅に相当するインバータ１０
のＰＷＭデューティ比を決定する。
出力パルス信号を基準に算出したステータ３２に対する
ロータ３１の回転角度に基づいて、ステータ３２の電機
子電流の位相を決定し、また、求めた発生トルク値に基
づいてこの電機子電流の振幅に相当するインバータ１０
のＰＷＭデューティ比を決定する。
【００３１】コントローラ７によりなされる磁極センサ
８が周期的に出力する出力パルス信号に基づくロータ３
１の回転角度算出方式を更に説明する。
８が周期的に出力する出力パルス信号に基づくロータ３
１の回転角度算出方式を更に説明する。
【００３２】更に詳しく説明すると、コントローラ７は
インバータ１０の三相電機子電流が擬似的に、発生トル
ク値に相当する振幅と上記位相をもつ三相交流電流波形
となるようにインバータ１０を開閉する。三相交流電流
波形を発生するには、磁極センサ８の出力パルス信号の
直前の２つのエッジ間の時間（電気角２π／３に相当）
をＭ等分した単位クロック時間を求め、メモリから各０
クロス点から単位クロック時間経過ごとの各相電機子電
流の単位トルクあたりの正弦波瞬時値を求め、この正弦
波瞬時値にトルク係数（発生トルク値／単位トルク値）
Ｋを掛けて、各単位クロック期間のＰＷＭデューティ比
とすればよい。この実施例では、磁極センサ８から出力
される三相パルス電圧のエッジを三相電機子電流の０ク
ロス点とする場合の発電電動機３のロータ３１と三相電
機子電流との位相は電動トルクが最大となる位相に設定
されている。
インバータ１０の三相電機子電流が擬似的に、発生トル
ク値に相当する振幅と上記位相をもつ三相交流電流波形
となるようにインバータ１０を開閉する。三相交流電流
波形を発生するには、磁極センサ８の出力パルス信号の
直前の２つのエッジ間の時間（電気角２π／３に相当）
をＭ等分した単位クロック時間を求め、メモリから各０
クロス点から単位クロック時間経過ごとの各相電機子電
流の単位トルクあたりの正弦波瞬時値を求め、この正弦
波瞬時値にトルク係数（発生トルク値／単位トルク値）
Ｋを掛けて、各単位クロック期間のＰＷＭデューティ比
とすればよい。この実施例では、磁極センサ８から出力
される三相パルス電圧のエッジを三相電機子電流の０ク
ロス点とする場合の発電電動機３のロータ３１と三相電
機子電流との位相は電動トルクが最大となる位相に設定
されている。
【００３３】これにより、上記制御を行うことにより、
最大の電動トルクを発生させることができる。発生トル
ク値の制御は、ペダル踏み量の変化に連動して上記ＰＷ
Ｍデューティ比を変更したり、三相パルス電圧のエッジ
と三相電機子電流の０クロス点との遅延時間を制御して
変更することができる。
最大の電動トルクを発生させることができる。発生トル
ク値の制御は、ペダル踏み量の変化に連動して上記ＰＷ
Ｍデューティ比を変更したり、三相パルス電圧のエッジ
と三相電機子電流の０クロス点との遅延時間を制御して
変更することができる。
【００３４】上記単位クロック時間は、直前の多数のエ
ッジ間の時間（電気角π／３に相当）の変化傾向からみ
たエッジ間時間変化率と、上記直前の２つの多数のエッ
ジ間の時間（電気角π／３に相当）Ｔとを掛けて求めて
も良い。
ッジ間の時間（電気角π／３に相当）の変化傾向からみ
たエッジ間時間変化率と、上記直前の２つの多数のエッ
ジ間の時間（電気角π／３に相当）Ｔとを掛けて求めて
も良い。
【００３５】上記した制御自体は既に知られているの
で、更に詳しい説明は省略する。
で、更に詳しい説明は省略する。
【００３６】（エンジン停止制御）このコントローラ７
により実行される発電電動機３の基本制御動作を図３に
示すフローチャート及び図２に示すタイミングチャート
を参照して以下に説明する。
により実行される発電電動機３の基本制御動作を図３に
示すフローチャート及び図２に示すタイミングチャート
を参照して以下に説明する。
【００３７】エンジン停止指令が外部から入力される
と、図３に示すルーチンが実行され、インバータ１０の
ＰＷＭデューティ比を０とし（又は回生制動を行い）、
スロットル弁を全閉し、燃料噴射量を０として、エンジ
ンを減速する（Ｓ１００）。これにより、エンジン１は
そのフリクションロスやポンピングロス、更には各種摩
擦ロスにより急速に減速する。
と、図３に示すルーチンが実行され、インバータ１０の
ＰＷＭデューティ比を０とし（又は回生制動を行い）、
スロットル弁を全閉し、燃料噴射量を０として、エンジ
ンを減速する（Ｓ１００）。これにより、エンジン１は
そのフリクションロスやポンピングロス、更には各種摩
擦ロスにより急速に減速する。
【００３８】次に、磁極センサ８から入力される出力パ
ルス信号のエッジ間の時間間隔の逆数として回転速度値
を演算し（Ｓ１０２）、直前の回転速度値と今回の回転
速度値とから回転速度の減少率を求める（Ｓ１０４）。
ルス信号のエッジ間の時間間隔の逆数として回転速度値
を演算し（Ｓ１０２）、直前の回転速度値と今回の回転
速度値とから回転速度の減少率を求める（Ｓ１０４）。
【００３９】次に、この回転速度の減少率を延長して回
転速度が０となる時点を推定し、この時の発電電動機３
の停止角度位置を予測する（Ｓ１０６）。
転速度が０となる時点を推定し、この時の発電電動機３
の停止角度位置を予測する（Ｓ１０６）。
【００４０】次に、この停止角度位置と、あらかじめ設
定された基準停止角度位置との差を求め（Ｓ１０８）、
この差を０とするようにこの差の大きさに応じて発電電
動機３を電動モード又は発電モードで運転して回転速度
減少率を修正する（Ｓ１１０）。
定された基準停止角度位置との差を求め（Ｓ１０８）、
この差を０とするようにこの差の大きさに応じて発電電
動機３を電動モード又は発電モードで運転して回転速度
減少率を修正する（Ｓ１１０）。
【００４１】次に、回転速度が所定しきい値以下でかつ
磁極センサ８から上記基準停止角度位置直前の出力パル
ス信号のエッジ（この実施例ではＶ相パルス電圧の立ち
下がりエッジ）が出力されたかどうかを検出し、そうで
なければステップ１０２に戻り、そうであれば発電電動
機３は基準停止角度位置に停止するものと判断して図示
しないメインルーチンに戻る（Ｓ１１２）。
磁極センサ８から上記基準停止角度位置直前の出力パル
ス信号のエッジ（この実施例ではＶ相パルス電圧の立ち
下がりエッジ）が出力されたかどうかを検出し、そうで
なければステップ１０２に戻り、そうであれば発電電動
機３は基準停止角度位置に停止するものと判断して図示
しないメインルーチンに戻る（Ｓ１１２）。
【００４２】このようにすれば、エンジン停止時の発電
電動機３の角度位置を常にＵ相出力パルス信号の立ち上
がりエッジ（又はその直前に）設定することができるの
で、次のエンジン始動時に、発電電動機３の三相電機子
巻線への最初の通電位相をマッチングミスなしに決定す
ることができる。
電動機３の角度位置を常にＵ相出力パルス信号の立ち上
がりエッジ（又はその直前に）設定することができるの
で、次のエンジン始動時に、発電電動機３の三相電機子
巻線への最初の通電位相をマッチングミスなしに決定す
ることができる。
【００４３】すなわち、この実施例では、磁極センサ８
から出力される三相パルス電圧に基づいて、Ｕ相パルス
電圧の立ち上がりエッジの角度位置でエンジンを停止さ
せる。具体的には、このＵ相出力パルス信号の立ち上が
りエッジの直前の複数の位相期間（隣接エッジ間の期
間、電気角π／３に相当）における回転数減少率を求
め、それから回転数が０となる時点を予測し、この時の
発電電動機３の電気角度値を推定し、それに基づいて回
転速度減少率を制御して、発電電動機３の停止角度位置
を基準停止角度位置（Ｕ相出力パルス信号の立ち上がり
エッジ）に一致するように、これらの位相期間における
エンジン回転数の減衰率を制御する。このようにすれ
ば、次のエンジン始動を、Ｕ相電流が０クロス点を超え
て＋となる角度位置（以下、電気角０度ともいう）から
三相交流電流の通電を開始すれば位相誤差をほとんどな
くすことができる。
から出力される三相パルス電圧に基づいて、Ｕ相パルス
電圧の立ち上がりエッジの角度位置でエンジンを停止さ
せる。具体的には、このＵ相出力パルス信号の立ち上が
りエッジの直前の複数の位相期間（隣接エッジ間の期
間、電気角π／３に相当）における回転数減少率を求
め、それから回転数が０となる時点を予測し、この時の
発電電動機３の電気角度値を推定し、それに基づいて回
転速度減少率を制御して、発電電動機３の停止角度位置
を基準停止角度位置（Ｕ相出力パルス信号の立ち上がり
エッジ）に一致するように、これらの位相期間における
エンジン回転数の減衰率を制御する。このようにすれ
ば、次のエンジン始動を、Ｕ相電流が０クロス点を超え
て＋となる角度位置（以下、電気角０度ともいう）から
三相交流電流の通電を開始すれば位相誤差をほとんどな
くすことができる。
【００４４】なお、エンジン停止位置はこの電気角０の
角度位置の直後の点としてもよい。このようにすれば、
電気角度３００度から３６０度までの位相期間の最後の
位相状態で電流を流してクランク軸を回転させてすぐ磁
極センサ８はＵ相出力パルス信号の立ち上がりエッジを
出力するので、これを基準にその後、Ｗ相出力パルス信
号の立ち下がりエッジを検出するまで、所定位相の通電
を行うことができる。
角度位置の直後の点としてもよい。このようにすれば、
電気角度３００度から３６０度までの位相期間の最後の
位相状態で電流を流してクランク軸を回転させてすぐ磁
極センサ８はＵ相出力パルス信号の立ち上がりエッジを
出力するので、これを基準にその後、Ｗ相出力パルス信
号の立ち下がりエッジを検出するまで、所定位相の通電
を行うことができる。
【００４５】また、エンジン１をＵ相電機子電流が最大
値となる角度位置に停止させてもよい。このようにすれ
ば、エンジン始動に際してＵ相電機子電流が最大となる
モードで（インバータ１０のＵ相上アーム素子とＶ、Ｗ
相下アーム素子とをオンした状態で）の通電位相を採用
することにより、エンジン始動直後の発電電動機３の位
相整合を実現することができる。
値となる角度位置に停止させてもよい。このようにすれ
ば、エンジン始動に際してＵ相電機子電流が最大となる
モードで（インバータ１０のＵ相上アーム素子とＶ、Ｗ
相下アーム素子とをオンした状態で）の通電位相を採用
することにより、エンジン始動直後の発電電動機３の位
相整合を実現することができる。
【００４６】（変形態様）上記実施例では、発電電動機
３を制御して強制的に、エンジン停止時点の発電電動機
３の電気角度位置を基準停止角度位置に一致させたが、
エンジン１は９０％以上の確率でほぼ同じクランク角度
位置に停止する。したがって、エンジン始動に際して、
この角度位置に相当する発電電動機３の電気角度位置か
ら発電電動機３に通電を行えば、ほとんどの場合におい
て発電電動機の停止時の制御を行わなくても、エンジン
始動時の通電位相のミスマッチングを回避することがで
きる。また、エンジン停止時に発電電動機３を通電制御
する場合でも、通電量を最小とすることができる。
３を制御して強制的に、エンジン停止時点の発電電動機
３の電気角度位置を基準停止角度位置に一致させたが、
エンジン１は９０％以上の確率でほぼ同じクランク角度
位置に停止する。したがって、エンジン始動に際して、
この角度位置に相当する発電電動機３の電気角度位置か
ら発電電動機３に通電を行えば、ほとんどの場合におい
て発電電動機の停止時の制御を行わなくても、エンジン
始動時の通電位相のミスマッチングを回避することがで
きる。また、エンジン停止時に発電電動機３を通電制御
する場合でも、通電量を最小とすることができる。
【００４７】（変形態様）磁極センサとしては、その他
種々のロータリーコンバータや角度センサたとえばホー
ル素子を用いたものを採用することができる。
種々のロータリーコンバータや角度センサたとえばホー
ル素子を用いたものを採用することができる。
【図１】本発明の実施に用いるエンジン・発電電動機ユ
ニットのブロック図である。
ニットのブロック図である。
【図２】図１に示す発電電動機の制御例を示すタイミン
グチャートである。
グチャートである。
【図３】図１のエンジンの停止制御動作を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
１ 内燃機関 ２ クランク軸 ３ 発電電動機 ７ コントローラ（制御部） ８ 磁極センサ（角度センサ） ９ バッテリ １０ インバータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０２Ｐ 6/20 Ｈ０２Ｐ 6/02 ３５１Ｋ Ｆターム(参考） 3G093 AA04 AA07 AA16 CA00 CA01 DB00 DB01 EB08 FA11 FA14 5H115 PA11 PG04 PI16 PU25 PV09 QE01 QE10 QE12 QH03 QN05 QN28 RB22 TE03 TO30 5H530 AA05 AA07 BB18 CC01 CC19 CD01 CF03 5H560 AA08 BB04 BB12 DA01 EB01 HA02 HB10 SS02 TT15 XA05 XA12 5H590 AA02 CA07 CC02 CC24 CE04 CE05 EA01 EA20 EB25 HA11 HB11
Claims (4)
- 【請求項１】車両用内燃機関にトルク授受可能に結合さ
れて前記車両用内燃機関の始動を行う同期機からなる発
電電動機と、前記発電電動機の所定の基準角度位置を検
出し、前記基準角度位置に基づいて前記発電電動機の角
度位置を演算する角度センサと、前記発電電動機を制御
する制御部とを備える車両用内燃機関始動装置におい
て、 前記制御部は、 前記車両用内燃機関を停止させるときに前記角度センサ
の出力信号に基づいて前記発電電動機を制御して前記発
電電動機を所定の基準停止角度位置に停止させ、前記基
準停止角度位置は、前記基準角度位置又はその直後に設
定されていることを特徴とする車両用内燃機関始動装
置。 - 【請求項２】請求項１記載の車両用内燃機関始動装置に
おいて、 前記制御部は、 前記車両用内燃機関の停止に際して、回転速度が０とな
る推定時点を求め、この時点にて前記発電電動機の角度
位置が前記所定基準角度位置となるように前記回転速度
の減少率を制御することを特徴とする車両用内燃機関始
動装置。 - 【請求項３】車両用内燃機関にほぼ滑りなしに結合され
て前記車両用内燃機関の始動を行う同期機からなる発電
電動機と、前記車両用内燃機関又は前記発電電動機の所
定の基準角度位置を検出し、前記基準角度位置に基づい
て前記車両用内燃機関又は前記発電電動機の角度位置を
演算する角度センサと、前記発電電動機を制御する制御
部とを備える車両用内燃機関始動装置において、 前記制御部は、 前記車両用内燃機関の最頻停止位置に相当する前記発電
電動機の所定の位相角度に基づいて前記発電電動機への
通電位相制御を行うことを特徴とする車両用内燃機関始
動装置。 - 【請求項４】請求項３記載の車両用内燃機関始動装置に
おいて、 前記基準停止角度位置は、前記基準角度位置又はその直
後位置に設定されていることを特徴とする車両用内燃機
関始動装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001091987A JP2002291296A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 車両用内燃機関始動装置 |
| DE10210246A DE10210246A1 (de) | 2001-03-09 | 2002-03-09 | Mit Motorgenerator ausgestattetes Maschinenstartersystem für Fahrzeuge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001091987A JP2002291296A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 車両用内燃機関始動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002291296A true JP2002291296A (ja) | 2002-10-04 |
Family
ID=18946521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001091987A Pending JP2002291296A (ja) | 2001-03-09 | 2001-03-28 | 車両用内燃機関始動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002291296A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7079939B2 (en) | 2003-01-28 | 2006-07-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Stop position estimating apparatus of internal combustion engine |
| JP2008291802A (ja) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Yamaha Motor Electronics Co Ltd | 発電制御装置及び鞍乗型車両 |
| JP2010173557A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Toyota Motor Corp | ハイブリッド自動車 |
| JP2016181945A (ja) * | 2015-03-23 | 2016-10-13 | カルソニックカンセイ株式会社 | コンプレッサモータ制御装置 |
| CN115503683A (zh) * | 2022-11-18 | 2022-12-23 | 华侨大学 | 混合动力摩托车及其停机方法、装置 |
-
2001
- 2001-03-28 JP JP2001091987A patent/JP2002291296A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7079939B2 (en) | 2003-01-28 | 2006-07-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Stop position estimating apparatus of internal combustion engine |
| JP2008291802A (ja) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Yamaha Motor Electronics Co Ltd | 発電制御装置及び鞍乗型車両 |
| JP2010173557A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Toyota Motor Corp | ハイブリッド自動車 |
| JP2016181945A (ja) * | 2015-03-23 | 2016-10-13 | カルソニックカンセイ株式会社 | コンプレッサモータ制御装置 |
| CN115503683A (zh) * | 2022-11-18 | 2022-12-23 | 华侨大学 | 混合动力摩托车及其停机方法、装置 |
| CN115503683B (zh) * | 2022-11-18 | 2023-02-28 | 华侨大学 | 混合动力摩托车及其停机方法、装置 |
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