JP2003314417A - 駆動装置およびこれを搭載する自動車 - Google Patents
駆動装置およびこれを搭載する自動車Info
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Abstract
ンをクランキングする際、より確実にエンジンを始動さ
せる。 【解決手段】 エンジンの状態としてのエンジン冷却用
の冷却媒体の温度Tが低いほど、また、バッテリの状態
としての残容量SOCが低いほど、エンジンのクランキ
ング目標回転数N*を低く設定し、クランキング目標回
転数N*でバッテリからの電力を用いてモータを駆動さ
せ、エンジンのクランキングを行なう。これにより、エ
ンジンの始動が失敗したときに備えて再始動可能なよう
にバッテリの電力を確保しておくことができるから、よ
り確実にエンジンを始動させることができる。
Description
れを搭載する自動車に関し、詳しくは、内燃機関と、二
次電池の放電に伴って該内燃機関の出力軸に動力を出力
可能な電動機とを備える駆動装置およびこれを搭載する
自動車に関する。
ジンの冷却水温に応じてクランキング時間を始動条件と
して設定し、この設定され始動条件でバッテリから電力
供給を受けたスタータモータによりエンジンをクランキ
ングするものが提案されている(特開平10−1695
35号公報など)。この駆動装置では、エンジンの冷却
水温が低いとエンジンオイルに基づくフリクションが増
大することを考慮し、エンジンの始動条件としてエンジ
ンの冷却水温が低いほどクランキング時間を長く設定す
ることで、エンジンをより確実に始動させることができ
るとされている。
た駆動装置では、バッテリの状態やその出力性能が考慮
されていない。即ち、上記始動条件に応じてスタータモ
ータによるクランキングを行なうと、バッテリの状態や
出力性能によってはバッテリが直ぐに出力低下してしま
い、エンジンの始動が失敗したときにはその再始動を実
行できなくなる場合がある。
動車は、こうした問題を解決し、内燃機関の始動に失敗
したときでもその再始動に必要な二次電池の電力を確保
して、内燃機関をより確実に始動させることを目的とす
る。
発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車は、上述の
目的を達成するために以下の手段を採った。
二次電池の放電を伴って該内燃機関の出力軸に動力を出
力可能な電動機とを備える駆動装置であって、前記二次
電池の状態および/または前記内燃機関の状態を検出す
る状態検出手段と、前記内燃機関の始動が指示されたと
き、前記状態検出手段により検出された状態に基づいて
前記二次電池の放電を制限すべく前記電動機からの動力
により前記内燃機関を始動させる際の該内燃機関の目標
回転数を設定する目標回転数設定手段と、該設定された
目標回転数で前記内燃機関が始動されるよう前記電動機
を駆動制御する制御手段とを備えることを要旨とする。
動が指示されたとき、目標回転数設定手段が、二次電池
の状態や内燃機関の状態を検出する状態検出手段により
検出された状態に基づいて二次電池の放電を制限すべく
電動機からの動力により内燃機関を始動させる際の内燃
機関の目標回転数を設定し、制御手段が、設定された目
標回転数で内燃機関が始動されるよう電動機を駆動制御
する。即ち、二次電池の状態や内燃機関の状態に応じて
より適切な回転数で内燃機関を始動させることにより、
内燃機関の始動が失敗したときにその再始動に必要な二
次電池の電力を確保することができる。この結果、再始
動の回数を多くでき、より確実に内燃機関を始動させる
ことができる。
状態検出手段は、前記二次電池の状態として残容量を検
出する手段であるものとすることもできる。この態様の
本発明の駆動装置において、前記目標回転数設定手段
は、前記状態検出手段により検出された二次電池の残容
量が少ないほど前記目標回転数を低く設定する手段であ
るものとすることもできる。こうすれば、二次電池の残
容量が少ないときに内燃機関の始動に用いる二次電池か
らの電力を抑えることができるから、内燃機関の始動に
失敗したときでもその再始動に必要な電力を確保するこ
とができ、より確実に内燃機関を始動させることができ
る。
態検出手段は、前記内燃機関の状態として該内燃機関を
冷却する冷却媒体の温度を検出する手段であるものとす
ることもできる。この態様の本発明の駆動装置におい
て、前記目標回転数設定手段は、前記状態検出手段によ
り検出された冷却媒体の温度が低いほど前記目標回転数
を低く設定する手段であるものとすることもできる。こ
うすれば、低温状態の内燃機関の始動が困難で二次電池
が過放電の傾向となるときに内燃機関の始動に用いる二
次電池からの電力を抑えることができるから、内燃機関
の始動に失敗したときでもその再始動に必要な電力を確
保することができ、より確実に内燃機関を始動させるこ
とができる。
燃機関の始動不良に関する履歴を記憶する記憶手段を備
え、前記目標回転数設定手段は、前記記憶手段により記
憶された始動不良に関する履歴に基づいて前記目標回転
数を設定する手段であるものとすることもできる。こう
すれば、内燃機関の始動の失敗回数に応じて二次電池の
残容量が少なくなるときに内燃機関の始動に用いる二次
電池からの電力を抑えることができるから、内燃機関の
再始動に必要な電力を確保でき、より確実に内燃機関を
始動させることができる。この態様の本発明の駆動装置
において、前記目標回転数設定手段は、前記記憶手段に
記憶されている始動不良の回数が多くなるほど前記内燃
機関の目標回転数を低く設定する手段であるものとする
こともできる。
駆動装置を搭載する自動車であって、前記内燃機関は、
駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な機関であ
ることを要旨とする。
動機は、前記内燃機関の出力軸に動力を入出力すると共
に前記駆動軸に動力を出力可能な電動機であるものとす
ることもできる。
例を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例である
自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例の
自動車20は、図示するように、エンジン22と、エン
ジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダン
パ28を介して接続されたプラネタリギヤ30と、プラ
ネタリギヤ30に接続された発電可能なモータMG1
と、同じくプラネタリギヤ30に接続されたモータMG
2と、車両の駆動系全体をコントロールするハイブリッ
ド用電子制御ユニット(以下、ハイブリッドECUとい
う)70とを備える。
の炭化水素系の燃料を用いて動力を出力する内燃機関で
あり、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンE
CUという)24により駆動制御される。このエンジン
ECU24は、エンジン22を冷却する冷却媒体(例え
ば、水など)の温度を検出する温度センサ25からの冷
却媒体温度Tなど必要な信号を入力し、吸入空気量調節
制御や燃料噴射制御,点火制御などの運転制御を行な
う。また、エンジンECU24は、ハイブリッドECU
70と通信しており、ハイブリッドECU70からの制
御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に
応じてエンジン22の運転状態に関するデータを出力す
る。
ヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内
歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると
共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33
と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持
するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ
32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行な
う。プラネタリギヤ30は、キャリア34にはエンジン
22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモー
タMG1の回転軸31aが、リングギヤ32にはモータ
MG2の回転軸32aがそれぞれ連結されており、モー
タMG1が発電機として機能するときにはキャリア34
から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31
側とリングギヤ32側とにそのギヤ比に応じて分配し、
モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア
34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ
31から入力されるモータMG1からの動力とを統合し
てリングギヤ32に出力する。また、サンギヤ31から
入力されるモータMG1からの動力をキャリア34側に
出力してエンジン22を始動させることもできる。した
がって、モータMG1は、エンジン22の始動を担うス
タータモータとしての機能を有する。リングギヤ32
は、ベルト36,ギヤ機構37,ディファレンシャルギ
ヤ38を介して駆動輪39a,39bに機械的に接続さ
れている。したがって、リングギヤ32に出力された動
力は、ベルト36,ギヤ機構37,ディファレンシャル
ギヤ38を介して駆動輪39a,39bに出力されるこ
とになる。
発電機として駆動できると共に電動機として駆動できる
周知の同期発電電動機として構成されており、インバー
タ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとり行
なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続す
る電力ライン54は、各インバータ41,42が共用す
る正極母線および負極母線を用いて構成されており、モ
ータMG1,MG2の一方で発電される電力を他のモー
タで消費することができるようになっている。したがっ
て、バッテリ50は、モータMG1,MG2から生じた
電力や不足する電力により充放電されることになる。モ
ータMG1,MG2は、共にモータ用電子制御ユニット
(以下、モータECUという)40により駆動制御され
ている。モータECU40には、モータMG1,MG2
を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG
1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出
センサ43,44からの信号や図示しない電流センサに
より検出されるモータMG1,MG2に印加される相電
流などが入力されており、モータECU40からは、イ
ンバータ41,42へのスイッチング制御信号などが出
力されている。モータECU40は、ハイブリッドEC
U70と通信しており、ハイブリッドECU70からの
制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御する
と共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に
関するデータをハイブリッドECU70に出力する。バ
ッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バ
ッテリECUという)52により管理されている。バッ
テリECU52には、バッテリ50からの電力ライン5
4に取り付けられた電流センサ55により検出される充
放電電流Iやバッテリ50の端子間に取り付けられた電
圧センサ56により検出される端子間電圧Vなどバッテ
リ50を管理するために必要な信号が入力されており、
必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータをハイ
ブリッドECU70に出力する。バッテリECU52で
は、バッテリ50を管理するために、電流センサ55に
より検出された充放電電流Iの積算値や電圧センサ56
により検出された端子間電圧Vなどに基づいて残容量
(SOC)も演算している。
中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、
CPU72の他に処理プログラムを記憶したROM74
と、一時的にデータを記憶するRAM76と、図示しな
い入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリ
ッドECU70には、イグニッションスイッチ80から
のイグニッション信号やシフトレバー81の操作位置を
検出するシフトポジションセンサ82からシフトポジシ
ョンSP,アクセルペダル83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84からアクセルペダ
ルポジションAP,ブレーキペダル85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86からのブ
レーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車
速などが入力ポートを介して入力されている。また、ハ
イブリッドECU70は、前述したように、エンジンE
CU24やモータECU40,バッテリECU52と通
信ポートを介して接続されており、エンジンECU24
やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信
号やデータのやりとりを行っている。
動作、特に、モータMG1によりエンジン22を始動さ
せる際の動作について説明する。図2は、ハイブリッド
ECU70のCPU72により実行されるエンジン始動
制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。この
ルーチンは、イグニッションスイッチ80がオンされて
エンジン22の始動の指示がなされたときに実行され
る。
と、ハイブリッドECU70のCPU72は、まず、エ
ンジンECU24から通信により入力された冷却媒体温
度TやバッテリECU54から通信により入力されたバ
ッテリ50の残容量(SOC),ハイブリッドECU7
0のRAM76の所定領域に記憶されたエンジン22の
始動の失敗回数M(初期値は値0)を読み込む処理を行
なう(ステップS100)。ここで、エンジン22の始
動の失敗回数Mは、後述するように、モータMG1のク
ランキングによりエンジン22が完爆しなかったときに
カウントされる値である。そして、読み込んだ冷却媒体
温度Tと残容量(SOC)とに基づいてモータMG1に
よりエンジン22をクランキングする際のクランキング
目標回転数N*を設定する(ステップS102)。エン
ジン22のクランキング目標回転数N*の設定は、実施
例では、エンジン22を冷却する冷却媒体の冷却媒体温
度Tとバッテリ50の残容量(SOC)とエンジン22
のクランキング目標回転数N*との関係を予め実験など
により求めてマップとしてROM74に記憶しておき、
冷却媒体温度Tと残容量(SOC)とが与えられると、
マップから対応するクランキング目標回転数N*が導出
されるものとした。図3に、冷却媒体温度Tと残容量
(SOC)とエンジン22のクランキング目標回転数N
*との関係を示すマップを示す。このマップでは、図3
に示すように、残容量(SOC)が所定量Sref未満
では、冷却液温Tが低いほど、また、残容量(SOC)
が低いほどエンジン22のクランキング目標回転数N*
が低く設定されることがわかる。これは、前者では、冷
却媒体温度Tが低いときには、エンジン22のフリクシ
ョンが比較的大きく始動に失敗する確率が高いため、バ
ッテリ50の出力を抑えてエンジン22の再始動に要す
るバッテリ50の電力を確保する必要があることに基づ
いており、後者では、残容量(SOC)が低いときにエ
ンジン22の始動が失敗すると再始動に必要なバッテリ
50の電力が確保できなくなることに基づいている。し
たがって、こうしたエンジン22の状態やバッテリ50
の状態に応じてエンジン22のクランキング目標回転数
N*、即ちエンジン22をクランキングするためにモー
タMG1に供給するバッテリ50の電力を制御すること
により、エンジン22の再始動の機会を確保でき、より
確実にエンジン22を始動させることができるのであ
る。
と、このクランキング目標回転数N*をステップ100
で読み込まれたエンジン22の始動の失敗回数Mに応じ
て修正する処理を行なう(ステップS104)。この修
正の処理は、所定の係数Kを用いて次式(1)により行
なうことができる。ここで、始動の失敗回数Mに応じて
エンジン22のクランキング目標回転数N*を修正する
のは、今回のルーチンでエンジン22の始動に失敗した
ときでも、次回のルーチンでのエンジン22の再始動に
必要なバッテリ50の蓄電電力を確保するためである。
なお、係数Kは、エンジン22やモータMG1、バッテ
リ50の特性を用いて設定すればよい。
と、この修正されたクランキング目標回転数N*がエン
ジン22を始動できる最低限の回転数である下限値Nl
ow(例えば、600rpm)以上であるか否かを判定
し(ステップS106)、修正されたクランキング目標
回転数N*が下限値Nlow未満であると判定されたと
きには、クランキング目標回転数N*を下限値Nlow
に設定する(ステップS108)。そして、エンジン2
2がクランキング目標回転数N*で回転するようモータ
MG1の目標トルクTm1*を設定し(ステップS11
0)、目標トルクTm1*でモータMG1を駆動制御し
てエンジン22をクランキングする(ステップS11
2)。ここで、モータMG1の駆動制御は、具体的に
は、ハイブリッドECU70から目標トルクTm1に応
じた制御信号をモータECU40に出力することによっ
て、モータMG1から目標トルクTm1*が出力される
ようモータECU40がモータMG1を制御することに
より行なわれる。
ジン22が完爆したか否かを判定し(ステップS11
4)、完爆したと判定されたときには、失敗回数Mをク
リアして(ステップS116)、本ルーチンを終了し、
完爆していないと判定されたときには、失敗回数Mをイ
ンクリメントして(ステップS118)、本ルーチンを
終了する。
ば、エンジン22の状態としての冷却媒体温度Tが低い
ほど、また、バッテリ50の状態としての残容量(SO
C)が低いほどバッテリ50からの電力を受けたモータ
MG1によりエンジン22をクランキングする際のエン
ジン22のクランキング目標回転数N*を低く設定し、
このクランキング目標回転数N*でエンジン22がクラ
ンキングされるようにモータMGを駆動制御するから、
エンジン22の始動が失敗したときでも再始動可能なバ
ッテリ50の電力を確保することができる。この結果、
より確実にエンジン22を始動させることができる。し
かも、エンジン22の始動の失敗回数Mが多くなるほ
ど、エンジン22のクランキング目標回転数N*を低く
設定するから、次回の再始動に必要なバッテリ50の電
力をより確実に確保することができ、より確実にエンジ
ン22を始動させることができる。
始動の失敗回数Mに基づいてエンジン22をクランキン
グする際のクランキング目標回転数N*を設定するもの
としたが、失敗回数Mに関係なくクランキング目標回転
数N*を設定するものとしても構わない。また、冷却媒
体温度Tだけに基づいてクランキング目標回転数N*を
設定したり、残容量(SOC)だけに基づいてクランキ
ング目標回転数N*を設定するものとしても構わない。
よりエンジン22の始動を行なうものとしたが、モータ
MG1とは別にスタータモータを用いてエンジン22の
始動を行なうものとしても構わない。
状態としてバッテリ50の残容量(SOC)を用いて、
エンジン22をクランキングする際のエンジン22のク
ランキング目標回転数N*を設定するものとしたが、バ
ッテリの状態としてバッテリの端子間電圧Vやバッテリ
の温度Tに基づいてエンジンの目標回転数を設定、具体
的には、バッテリの端子間電圧Vが低いほど低くなるよ
うに、または、バッテリの温度が低いほど低くなるよう
に目標回転数を設定するものとしても構わない。
モータMG1,MG2とを走行用の動力源とするハイブ
リッド自動車として構成したが、運転者の意志による始
動指示に基づいて内燃機関の出力軸に始動に必要な動力
を出力する電動機を備えるものであれば、その他の種々
のハイブリッド自動車や、内燃機関を走行用の動力源と
する通常の自動車の他、内燃機関を動力源とする駆動装
置として構成するものとしても構わない。
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
略を示す構成図である。
により実行されるエンジン始動制御ルーチンの一例を示
すフローチャートである。
22のクランキング目標回転数N*との関係を示すマッ
プである。
26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 プラネ
タリギヤ、31 サンギヤ、31a 回転軸、32 リ
ングギヤ、32a 回転軸、33 ピニオンギヤ、34
キャリア、36 ベルト、37 ギヤ機構、38 デ
ィファレンシャルギヤ、39a,39b駆動輪、40
モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,4
2 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、5
0 バッテリ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バ
ッテリECU)、54 電力ライン、70 ハイブリッ
ド用電子制御ユニット(ハイブリッドECU)、72
CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッ
ションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポ
ジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセ
ルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、8
6 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速セン
サ、MG1,MG2 モータ。
Claims (9)
- 【請求項1】 内燃機関と、二次電池の放電を伴って該
内燃機関の出力軸に動力を出力可能な電動機とを備える
駆動装置であって、 前記二次電池の状態および/または前記内燃機関の状態
を検出する状態検出手段と、 前記内燃機関の始動が指示されたとき、前記状態検出手
段により検出された状態に基づいて前記二次電池の放電
を制限すべく前記電動機からの動力により前記内燃機関
を始動させる際の該内燃機関の目標回転数を設定する目
標回転数設定手段と、 該設定された目標回転数で前記内燃機関が始動されるよ
う前記電動機を駆動制御する制御手段とを備える駆動装
置。 - 【請求項2】 請求項1記載の駆動装置であって、 前記状態検出手段は、前記二次電池の状態として残容量
を検出する手段である駆動装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の駆動装置であって、 前記目標回転数設定手段は、前記状態検出手段により検
出された二次電池の残容量が少ないほど前記目標回転数
を低く設定する手段である駆動装置。 - 【請求項4】 請求項1ないし3いずれか記載の駆動装
置であって、 前記状態検出手段は、前記内燃機関の状態として該内燃
機関を冷却する冷却媒体の温度を検出する手段である駆
動装置。 - 【請求項5】 請求項4記載の駆動装置であって、 前記目標回転数設定手段は、前記状態検出手段により検
出された冷却媒体の温度が低いほど前記目標回転数を低
く設定する手段である駆動装置。 - 【請求項6】 請求項1ないし5いずれか記載の駆動装
置であって、 前記内燃機関の始動不良に関する履歴を記憶する記憶手
段を備え、 前記目標回転数設定手段は、前記記憶手段により記憶さ
れた始動不良に関する履歴に基づいて、前記目標回転数
を設定する手段である駆動装置。 - 【請求項7】 請求項6記載の駆動装置であって、 前記目標回転数設定手段は、前記記憶手段に記憶されて
いる始動不良の回数が多いほど前記目標回転数を低く設
定する手段である駆動装置。 - 【請求項8】 請求項1ないし7いずれか記載の駆動装
置を搭載する自動車であって、 前記内燃機関は、駆動輪に接続された駆動軸に動力を出
力可能な機関である自動車。 - 【請求項9】 請求項8記載の自動車であって、 前記電動機は、前記内燃機関の出力軸に動力を入出力す
ると共に前記駆動輪に動力を出力可能な電動機である自
動車。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002114802A JP2003314417A (ja) | 2002-04-17 | 2002-04-17 | 駆動装置およびこれを搭載する自動車 |
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JP (1) | JP2003314417A (ja) |
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- 2002-04-17 JP JP2002114802A patent/JP2003314417A/ja active Pending
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