JP2012250676A - ハイブリッド車両のエンジン始動制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】EV走行中の車速VSPが設定VSP_s未満で、モータ/ジェネレータによるモータ走行が可能な低車速域である場合(S11)、このモータ/ジェネレータによる第1のエンジン始動系を用いたエンジン始動制御を行わせ(S12)、EV走行中の車速VSPが設定VSP_s以上で、モータ/ジェネレータによるモータ走行が不能な車速域である場合(S11)、このモータ/ジェネレータによる第1のエンジン始動系に代え、スタータモータによる第2のエンジン始動系を用いたエンジン始動制御を行わせる(S13)。これにより、VSP≧VSP_sでモータ/ジェネレータがエンジン始動トルクを賄う必要がなくなり、その分、モータ走行可能車速域が拡大され、モータ走行領域の拡大で燃費を向上させることができる。
【選択図】図2
Description
しかし、かようにモータ/ジェネレータ定格トルクが制限されていても、必要な加速トルクマージン分およびエンジン始動用トルク分は概ね決まっており、これらを小さくすることはできない。
従って、モータ/ジェネレータ定格トルクから加速トルクマージン分およびエンジン始動用トルク分を差し引いて求まる上記の駆動トルク分が小さくなる。
このことは、燃料消費率の向上を旨とするEVモード領域が狭くなることを意味し、車両の燃費が悪化するという問題を生ずる。
かかる第2のエンジン始動系が、低温時のエンジン始動に大いに有用ではあるものの、通常は殆ど用いられることがなく、有効に活用されていないのが実情であるとの観点から、当該第2のエンジン始動系を有効に活用することで上述の燃費(EVモード領域が狭くなること)に関する問題を解消したハイブリッド車両のエンジン始動制御装置を提供することを目的とする。
エンジン、第1クラッチ、モータ/ジェネレータ、第2クラッチおよび駆動車輪を伝動経路の配列順とし、上記第1クラッチおよび第2クラッチの締結・解放制御により、上記エンジンおよびモータ/ジェネレータのうち、モータ/ジェネレータのみによる電気走行を行うか、エンジンおよびモータ/ジェネレータの協調によるハイブリッド走行を行うかを選択可能なものであり、
上記第1クラッチを締結して上記モータ/ジェネレータにより上記エンジンを始動させる第1のエンジン始動系と、エンジン始動用スタータモータにより上記エンジンを始動させる第2のエンジン始動系とを具備するものである。
このエンジン始動系選択手段は、上記電気走行に係わる回転速度情報を基に、
該回転速度情報が設定速度未満のときは上記第1のエンジン始動系を用いたエンジン始動制御が行われ、上記回転速度情報が設定速度以上のときは上記第2のエンジン始動系を用いたエンジン始動制御が行われるよう、第1のエンジン始動系または第2のエンジン始動系を選択するものである。
電気走行に係わる回転速度情報が設定速度未満のときは第1のエンジン始動系を用いたエンジン始動制御を行わせるものの、電気走行に係わる回転速度情報が設定速度以上のときは第2のエンジン始動系を用いたエンジン始動制御を行わせるため、以下の効果を得ることができる。
この間、モータ/ジェネレータの制限された定格トルクでエンジン始動トルク分を賄う必要がなくなり、その分だけ、モータ/ジェネレータの駆動トルク不足が発生するのを遅らせて、モータ/ジェネレータのみによる電気走行を一層高回転速度まで継続させることができ、電気走行領域の拡大により燃費の向上を実現することができる。
<ハイブリッド車両のパワートレーン>
図1は、本発明の一実施例になるエンジン始動制御装置を具えたハイブリッド車両のパワートレーンを、その制御系とともに示す。
このハイブリッド車両は、フロントエンジン・フロントホイールドライブ車(前輪駆動車)をベース車両とし、これをハイブリッド化したものであり、
図1において、1は動力源としてのエンジン、2FL,2FRはそれぞれ左右前輪(左右駆動車輪)、3RL,3RRはそれぞれ左右後輪(左右従動車輪)を示す。
モータ/ジェネレータ6は、ロータの中心に上記の軸5を貫通して結着し、この軸5をモータ/ジェネレータ軸として利用する。
ここで第1クラッチ7は、伝達トルク(クラッチ締結)容量を連続的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク(クラッチ締結)容量を変更可能な湿式多板クラッチで構成する。
Vベルト式無段変速機4は、周知のものでよいが、これからトルクコンバータを排除して、その代わりにモータ/ジェネレータ6を変速機入力軸4aに直接結合したものとし、
変速機入力軸4aが締結状態であれば、入力軸4aからの回転をVベルト式無段変速機構のプーリ比に応じた減速比で変速して出力軸4bに出力するものとする。
但しVベルト式無段変速機4は、有段式の自動変速機であってもよいのは言うまでもない。
但し第2クラッチ9は、前記した第1クラッチ7と同様、伝達トルク容量(クラッチ締結容量)を連続的に変更可能なものとする。
図1に示したパワートレーンにおいては、停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時に用いられる電気走行(EVモード)が要求される場合、第1クラッチ7を解放し、第2クラッチ9を締結する。
変速機出力軸4bからの回転はその後、図示せざるディファレンシャルギヤ装置を経て前輪2FL,2FRに至り、車両をモータ/ジェネレータ6のみによって電気走行(EV走行)させることができる。
この状態では、エンジン1からの出力回転およびモータ/ジェネレータ6からの出力回転の双方が協調下に変速機入力軸4aに達することとなり、Vベルト式無段変速機4が当該入力軸4aへの回転を、選択中のプーリ比に応じ変速して、変速機出力軸4bより出力する。
変速機出力軸4bからの回転はその後、図示せざるディファレンシャルギヤ装置を経て前輪2FL,2FRに至り、車両をエンジン1およびモータ/ジェネレータ6の協調によってハイブリッド走行(HEV走行)させることができる。
車速が所定車速(例えば30km/h)以下で、アクセル開度が所定開度(例えば1/8)以下またはアクセル開度変化率が所定加速度要求(例えば0.05G)以下で、モータ/ジェネレータ回転数が所定モータ回転数(例えば1000rpm)以下で、エンジン冷却水温が所定水温(例えば40℃)以上で、且つバッテリ蓄電状態SOCが所定蓄電状態(例えば60%)以上であるとき、モータ/ジェネレータ6のみにより電気(EV)走行を行うEVモードの選択を指令する。
この制御システムは、パワートレーンの動作点を統合制御するハイブリッドコントローラ11を具え、該パワートレーンの動作点を、目標エンジントルクtTeと、目標モータ/ジェネレータトルクtTmと、第1クラッチ7の目標締結容量tTc1(第1クラッチ締結圧指令値tPc1)と、第2クラッチ9の目標締結容量tTc2(第2クラッチ締結圧指令値tPc2)とで規定する。
エンジン回転数Neを検出するエンジン回転センサ12からの信号と、
モータ/ジェネレータ回転数Nmを検出するモータ/ジェネレータ回転センサ13からの信号と、
変速機入力回転数Niを検出する入力回転センサ14からの信号と、
変速機出力回転数No(車速VSP)を検出する出力回転センサ15からの信号と、
アクセルペダル踏み込み量(アクセル開度APO)を検出するアクセル開度センサ16からの信号と、
モータ/ジェネレータ6用の電力を蓄電しておく強電バッテリ31の蓄電状態SOCを検出する蓄電状態センサ17からの信号と、
エンジン冷却水温Tempを検出するエンジン冷却水温センサ18からの信号とを入力する。
モータ/ジェネレータ6が回生制動により発電した電力をインバータ34により交流−直流変換して強電バッテリ31に蓄電する。
この変速機コントローラ38は、第2クラッチ目標締結容量tTc2に対応した第2クラッチ締結圧指令値tPc2と、センサ20で検出した第2クラッチ9の締結圧Pc2との対比により、第2クラッチ9の締結圧Pc2が第2クラッチ締結圧指令値tPc2となるよう第2クラッチ締結圧制御ユニット39を介し第2クラッチ9の締結圧を制御して第2クラッチ9の締結容量制御を行う。
以上は、図1の制御システムが実行する通常制御の概要であるが、
本実施例においては図1におけるハイブリッドコントローラ11が、図2に示すエンジン始動制御プログラムを実行することにより、本発明が狙いとするエンジン始動制御を以下のごとくに行うものとする。
スタータモータ8を用いる第2のエンジン始動系は、低温時におけるエンジン始動性を確保すべく、エンジン1を燃焼自立始動させるために設置されているものである。
前記したごとく第1のエンジン始動系を成すモータ/ジェネレータ6が、エンジン1を始動し得るようにするには、車速VSP(モータ/ジェネレータ回転数Nm)に対して図3に例示するような変化を呈するモータ/ジェネレータ6のモータ出力可能トルク(定格トルク)が、車両の走行抵抗(空気抵抗や、転がり抵抗など)に対応した駆動トルク分、および車両の所定加速度マージン分に対応した加速トルクマージン分の和値である電気(EV)走行用トルク分と、エンジン始動用トルク(クランキングトルク)分とを全て賄い得る大きさである必要がある。
しかし、かようにモータ/ジェネレータ6のモータ出力可能トルク(定格トルク)が制限されていても、必要な加速トルクマージン分およびエンジン始動用トルク分は概ね決まっており、これらを小さくすることはできない。
従って、モータ/ジェネレータ定格トルクから加速トルクマージン分およびエンジン始動用トルク分を差し引いて求まる駆動トルク分が小さくなる。
このことは、燃料消費率の向上を旨とするEVモード領域が狭くなることを意味し、車両の燃費が悪化するという問題を生ずる。
このモータ出力可能駆動力から、図3のエンジン始動用トルク分による駆動力を差し引いて得られるEV走行用駆動力(図3におけるEV走行用トルク分の駆動力換算値)を一点鎖線で示し、
EV走行時要求駆動力(前記した走行抵抗および所定加速度マージン分の和値)を実線で示す。
従って、EV走行中の車速VSPがVSP≧VSP_sになると、エンジン1との協調によるHEV走行へモード切り替えしなければならず、燃料消費率の向上を旨とするEVモード領域が狭くなって、車両の燃費が悪化するという問題を生ずる。
ステップS11において、EV走行中の車速VSPが設定車速VSP_s(図4参照)未満の低車速であると判定する間は、ステップS12において、第1のエンジン始動系を用いたエンジン始動制御を行う。
図1における第1クラッチ7の目標締結容量tTc1を、第1クラッチ7(CL1)が締結される所定容量以上に設定すると共に、目標モータトルクtTmを、モータ/ジェネレータ6によるエンジン1のクランキングが可能なモータトルク値以上に設定して、第1のエンジン始動系(モータ/ジェネレータ6)によるエンジン始動を行わせる。
従って、ステップS11およびステップS12は、本発明におけるエンジン始動系選択手段に相当する。
図1におけるスタータモータ制御信号SsmをSsm=ONにしてスタータモータ8を駆動し、第2のエンジン始動系(スタータモータ8)を用いたエンジン始動を行わせる。
従って、ステップS11およびステップS13は、本発明におけるエンジン始動系選択手段に相当する。
この間、モータ/ジェネレータ6の制限された定格トルクでエンジン始動トルク分を賄う必要がなくなり、図4におけるVSP≧VSP_sの車速域においては、同図に破線で示すモータ/ジェネレータ6のモータ出力可能駆動力を全て、EV走行用駆動力として用いることができる。
これにより、燃料消費率の向上を旨とするEVモード領域を図4に矢印で示すごとく、VSP_sからVSP_uへと拡大することができ、かかるEVモード領域の拡大分だけ車両の燃費を、図5に示すように改善することができる。
図2につき上述した本実施例のエンジン始動制御によれば、
図4の一点鎖線で示すモータ/ジェネレータ6のEV走行用駆動力が、同図に実線で示すEV走行時要求駆動力未満になる設定車速VSP_s未満の車速域でエンジン始動要求が発生した場合は(ステップS11およびステップS12)、第1のエンジン始動系(モータ/ジェネレータ6)を用いたエンジン始動制御を行わせるようにするが(ステップS12)、
EV走行中の車速VSPが設定車速VSP_s以上である場合は(ステップS11およびステップS13)、第2のエンジン始動系(スタータモータ8)を用いたエンジン始動制御を行わせるようにしたため(ステップS13)、
EV走行中の車速VSPがVSP≧VSP_sの車速域である場合、モータ/ジェネレータ6の制限された定格トルクでエンジン始動トルク分を賄う必要がなくなり、図4に破線で示すモータ/ジェネレータ6のモータ出力可能駆動力を全て、EV走行用駆動力として用いることができる。
よって、EVモード領域を図4に矢印で示すごとく、VSP_sからVSP_uへと拡大することができ、かかるEVモード領域の拡大分だけ車両の燃費を向上させることができる。
なお上述の実施例では、EV走行中の車速VSPが設定車速VSP_s未満であるか、以上であるかに応じて、第1のエンジン始動系(モータ/ジェネレータ6)を用いたエンジン始動制御を行うか、第2のエンジン始動系(スタータモータ8)を用いたエンジン始動制御を行うかを決定することとしたが、
この代わりに、EV走行中のモータ/ジェネレータ回転数Nmに応じて、第1のエンジン始動系(モータ/ジェネレータ6)を用いたエンジン始動制御を行うか、第2のエンジン始動系(スタータモータ8)を用いたエンジン始動制御を行うかを決定するようにしてもよい。
かかる構成によっても、前記した図示の実施例と同様な作用効果を得ることができ、燃費向上を旨とするEVモード領域の拡大により燃費の改善を図ることができる。
2FL,2FR 左右前輪(駆動車輪)
3RL,3RR 左右後輪
4 Vベルト式無段変速機
6 モータ/ジェネレータ(第1のエンジン始動系)
7 第1クラッチ(第1のエンジン始動系)
8 スタータモータ(第2のエンジン始動系)
9 第2クラッチ
11 ハイブリッドコントローラ
12 エンジン回転センサ
13 モータ/ジェネレータ回転センサ
14 変速機入力回転センサ
15 変速機出力回転センサ
16 アクセル開度センサ
17 蓄電状態センサ
18 エンジン冷却水温センサ
31 バッテリ
32 エンジンコントローラ
33 モータコントローラ
34 インバータ
36 第1クラッチコントローラ
37 第1クラッチ締結圧制御ユニット
38 変速機コントローラ
39 第2クラッチ締結圧制御ユニット
Claims (5)
- エンジン、第1クラッチ、モータ/ジェネレータ、第2クラッチおよび駆動車輪を伝動経路の配列順とし、前記第1クラッチおよび第2クラッチの締結・解放制御により、前記エンジンおよびモータ/ジェネレータのうち、モータ/ジェネレータのみによる電気走行を行うか、エンジンおよびモータ/ジェネレータの協調によるハイブリッド走行を行うかを選択可能なハイブリッド車両に用いられ、
前記第1クラッチを締結して前記モータ/ジェネレータにより前記エンジンを始動させる第1のエンジン始動系と、エンジン始動用スタータモータにより前記エンジンを始動させる第2のエンジン始動系とを具備したエンジン始動制御装置において、
前記電気走行に係わる回転速度情報を基に、該回転速度情報が設定速度未満のときは前記第1のエンジン始動系を用いたエンジン始動制御が行われ、前記回転速度情報が設定速度以上のときは前記第2のエンジン始動系を用いたエンジン始動制御が行われるよう、第1のエンジン始動系または第2のエンジン始動系を選択するエンジン始動系選択手段を設けたことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。 - 請求項1に記載された、ハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
前記エンジン始動系選択手段は、前記回転速度情報として電気走行中の車速を用い、該車速が設定車速未満のときは前記第1のエンジン始動系を用いたエンジン始動制御が行われ、前記車速が設定車速以上のときは前記第2のエンジン始動系を用いたエンジン始動制御が行われるよう、第1のエンジン始動系または第2のエンジン始動系を選択するものであることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。 - 請求項2に記載された、ハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
前記設定車速は、前記モータ/ジェネレータの定格トルクからエンジン始動に要するエンジン始動用トルク分を差し引いて得られる電気走行用トルク分で発生可能な電気走行用駆動力が、車両の走行抵抗および所定加速度マージン分の和値未満になったときの車速であることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。 - 請求項1に記載された、ハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
前記エンジン始動系選択手段は、前記回転速度情報として電気走行中のモータ/ジェネレータ回転数を用い、該モータ/ジェネレータ回転数が設定回転数未満のときは前記第1のエンジン始動系を用いたエンジン始動制御が行われ、前記モータ/ジェネレータ回転数が設定回転数以上のときは前記第2のエンジン始動系を用いたエンジン始動が行われるよう、第1のエンジン始動系または第2のエンジン始動系を選択するものであることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。 - 前記モータ/ジェネレータの定格トルクが、エンジン始動に要するエンジン始動用トルク分と、電気走行用トルク分との和値に相当するよう定められている、請求項4に記載された、ハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
前記設定回転数は、前記モータ/ジェネレータの定格トルクを発生可能なモータ/ジェネレータ回転数であることを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
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