JP2013124083A - ハイブリッド電気自動車の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジン2とモータ4との間にクラッチ6が設けられたハイブリッド電気自動車において、エンジン2の自動停止条件成立時に(S1)、エンジンへの燃料供給を停止し(S2)、高電圧バッテリ18のSOCが所定の停止時SOC以下である場合は、エンジンの始動に適した所定の停止クランク角度でエンジン回転を停止させるエンジン回転停止制御を実行し(S4)、SOCが所定の停止時SOCより大である場合は、エンジン回転停止制御を禁止する(S5)。
【選択図】図2
Description
このような自動停止始動制御においては、エンジンを自動的に停止させた後、車両を迅速に発進できるようにエンジンを速やかに始動する必要がある。
そこで、エンジンの自動停止時において、オルタネータの目標発電電流を調整する等して、ピストンをスタータによるクランキングに適した適正位置に停止させる技術が開発されている(特許文献1参照)。
このようなハイブリッド電気自動車に、上記特許文献1の技術を適用すれば、エンジンの回転を停止するためのオルタネータの負担はさらに大きくなり、オルタネータの製品寿命を一層低下させることとなる。また、スタータについても、当該ハイブリッド電気自動車において、エンジンとモータとが接続された状態でエンジンのクランキングを行えば、スタータの負担が増大し、製品寿命を一層低下させることとなる。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ハイブリッド電気自動車の自動停止始動制御において、オルタネータやスタータの製品寿命の低下を抑制しつつ、エンジンの始動性を確保することのできるハイブリッド電気自動車の制御装置を提供することにある。
これらのことから、オルタネータやスタータの製品寿命の低下を抑制しつつ、エンジン始動性を確保することができる。
図1は本発明の一実施形態におけるハイブリッド電気自動車の制御装置の概略構成を示したブロック図であり、同図に基づき説明する。
図1に示す車両1は、駆動源としてエンジン2及びモータ4を備えるハイブリッド電気自動車である。
エンジン2とモータ4との間にはクラッチ6が設けられており、当該クラッチ6の入力軸にはエンジン2の出力軸が、当該クラッチ6の出力軸にはモータ4の回転軸がそれぞれ連結されている。
また、モータ4は、車両1に搭載された高電圧バッテリ18とインバータ20を介して接続されており、当該高電圧バッテリ18からの電力供給を受けて駆動トルクを発生させる。高電圧バッテリ18は例えばリチウムイオン、ニッケル水素等の二次電池であり、インバータ20が高電圧バッテリ18からの直流電力を交流電力に変換してモータ4に電力を供給する。一方、車両減速時等には、モータ4が発電機(ジェネレータ)として機能し、回生駆動する。つまり、駆動輪16から逆に伝達される駆動力によりモータ4が交流電力を発電するとともに、このときモータ4が発生する回生トルクにより駆動輪16に減速抵抗が付与される。そして、この交流電力は、インバータ20によって直流電力に変換された後、高電圧バッテリ18に充電されることで、駆動輪16の回転による運動エネルギが電気エネルギとして回収される。
一方、クラッチ6が接続状態にあるときには、エンジン2の出力軸がモータ4の回転軸を介して変速機8、駆動輪16等と機械的に接続されることとなる。つまり、このときモータ4が発生するトルクを0として、エンジン2のみを作動した場合にはエンジン2により発生する駆動トルクのみが車両1の駆動トルクとなる。また、モータ4も作動させればモータ4の駆動トルクとエンジン2の駆動トルクとの和が車両1の駆動トルクとなる。
統合ECU30には、各エンジン2、モータ4、クラッチ6、変速機8それぞれの制御ユニット(図示せず)とCAN(Controller Area Network)を用いて通信可能に接続されている。
統合ECU30はこれらオルタネータ32、スタータ34、クランク角度センサ36、及びシフト位置センサ38と、各種制御ユニットを介して又は直接的にCAN等を用いて接続されている。そして、統合ECU30は、オルタネータ32に所定の発電電流を発生するように当該オルタネータ32による発電を制御し、低電圧バッテリ40からスタータ34へ電力を供給することでスタータ34によるクランキングを制御する。
さらに統合ECU30は、シフト位置センサ38により検出したシフト位置情報、クラッチ6からクラッチ6の断接情報、及び高電圧バッテリ18のSOC(充電量)情報等を取得し、当該シフト位置及び車両1の運転状態に応じてクラッチ6の断接、エンジン2及びモータ4のトルク配分、変速機8の変速段の選択等を行う。
また、車両1では、エンジン2のクランキングにはクラッチ6が切断状態にある場合にはスタータ34を用い、クラッチ6が接続状態にある場合にはスタータ34又はモータ4を用いることが可能である。
詳しくは、当該統合ECU30が行うエンジン自動停止始動制御について以下説明する。
まず、ステップS1として、統合ECU30は、上述したエンジン自動停止条件が成立しているか否かを判別する。当該判別結果が偽(No)である場合は、当該ルーチンをリターンする。一方、当該判別結果が真(Yes)である場合は、エンジン自動停止制御を行うべく、次のステップS2に進む。
続くステップS3として、統合ECU30は、高電圧バッテリ18からSOC情報を取得し、取得したSOC情報が予め定めた所定の停止時SOC(所定の停止時充電量)より大であるか否かを判別する。当該所定の停止時SOCは、自動停止後にモータ4によりエンジン2のクランキングを安定的に行うことが可能な最低限のSOC(例えば50%)に設定されるものである。
そして、ステップS3において、統合ECU30は、後述するエンジン回転停止制御を実行し、当該ルーチンを終了する。
一方、上記ステップS3の判別結果が真(Yes)である場合、即ちSOCが所定の停止時SOCより大である場合には、ステップS5に進む。
ここで、上記ステップS4におけるエンジン回転停止制御について詳しく説明する。
まず、ステップS10として、統合ECU30は、クランク角度センサ36により検出されるクランク角度情報を取得する。
ステップS11では、統合ECU30は、クランク角度情報に基づきエンジン回転数を算出し、当該エンジン回転数が所定の回転数未満であるか否かを判別する。当該所定の回転数は、例えばオルタネータ32の発電負荷又はモータ4の回生トルクにより、エンジン回転を速やかに停止させることができる程度の回転数(例えば10〜20rpm)に設定される。当該判別結果が偽(No)である場合は、ステップS10に戻り、再度クランク角度情報を取得してステップS11の判別を繰り返す。一方、当該判別結果が真(Yes)である場合は、次のステップS12に進む。
ここで、エンジン回転を停止させる手段としては、シフト位置が走行レンジでありクラッチ6が切断されている場合にはオルタネータ32の発電に伴う負荷により、シフト位置が非走行レンジでありクラッチ6が接続されている場合にはモータ4の回生トルクにより、それぞれエンジン2の回転を止める方向(遅角側)に力を与えることで所定の停止クランク角度でエンジン2の回転を停止させる。
次に、統合ECU30が、上述したエンジン自動停止制御後に実行するエンジン自動始動制御について詳しく説明する。
図4を参照すると、統合ECU30が行うエンジン回転停止制御ルーチンを示すフローチャートが示されており、以下同フローチャートに基づき説明する。
ステップS21として、統合ECU30は、高電圧バッテリ18からSOC情報を取得し、取得したSOC情報が予め定めた所定の始動時SOC(所定の始動時充電量)より大であるか否かを判別する。当該所定の始動時SOCは、モータ4によりエンジン2のクランキングを安定的に行うことが可能な最低限のSOCに設定されるものである。当該所定の始動時SOCは、上記所定の停止時SOCと同じ値(例えば50%)であるか、上記所定の停止時SOCよりも低い値となる。
ステップS22において、統合ECU30はクラッチ6を切断状態とする。このときすでにクラッチ6が切断状態にある場合には、当該切断状態を維持する。
一方、上記ステップS21の判別結果が真(Yes)である場合、即ちSOCが所定の始動時SOCより大である場合には、ステップS24に進む。
そして、ステップS24において、統合ECU30は、モータ4によりエンジン2をクランキングし、燃料供給を開始することでエンジン2の始動を行い、当該ルーチンを終了する。モータ4によるクランキングは、接続されているクラッチ6を介してモータ4の駆動トルクをエンジン2に伝達することで行う。
これにより、エンジン2の自動始動制御時において高電圧バッテリ18のSOCが所定の始動時SOCよりも低く、スタータ34によるクランキングを行う際には、エンジン2のピストン位置が当該スタータ34によるクランキングに適した位置にあることから、スタータ34による速やかなエンジン始動を行うことができる上、スタータ34にかかる負荷も軽減することができる。
一方、統合ECU30は、エンジン2の自動停止時にSOCが所定の停止時SOCよりも高い場合には、エンジン回転停止制御を禁止することで、オルタネータ32の使用頻度を低下させることができる。
以上で本発明に係るハイブリッド電気自動車の制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
2 エンジン
4 モータ
6 クラッチ(クラッチ手段)
30 統合ECU(エンジン燃料供給停止制御手段、エンジン回転停止制御手段、エンジン自動始動制御手段)
32 オルタネータ
34 スタータ
36 クランク角度センサ
38 シフト位置センサ
Claims (3)
- 駆動源としてエンジン及びモータを選択可能なハイブリッド電気自動車の制御装置であって、
前記エンジンの駆動力を用いて発電を行うオルタネータと、
前記エンジンに設けられ、当該エンジンのクランキングを行うスタータと、
所定のエンジン自動停止条件を満たした際に前記エンジンへの燃料供給を停止するエンジン燃料供給停止制御手段と、
前記所定のエンジン自動停止条件を満たしたときに、
前記モータへ電力を供給するバッテリの充電量が所定の停止時充電量以下である場合は、前記モータ又は前記オルタネータにより前記スタータによるクランキングに適した所定の停止クランク角度で前記エンジンの回転を停止させるエンジン回転停止制御を実行し、
前記モータへ電力を供給するバッテリの充電量が前記所定の停止時充電量より大である場合は、前記エンジン回転停止制御を実行しないエンジン回転停止制御手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド電気自動車の制御装置。 - 前記エンジン及び前記モータとの間に設けられ、当該エンジンから当該モータを介して駆動輪へと伝達される当該エンジンの駆動力の接続及び切断を行うクラッチ手段と、
前記エンジンの回転が停止した後、所定のエンジン自動始動条件を満たしたとき、前記モータへ電力を供給するバッテリの充電量が所定の始動時充電量より大である場合は、前記クラッチ手段を接続状態として、前記モータが発生するトルクにより前記エンジンのクランキングを行うエンジン自動始動制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項1記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。 - 前記エンジン及び前記モータとの間に設けられ、当該エンジンから当該モータを介して駆動輪へと伝達される当該エンジンの駆動力の接続及び切断を行うクラッチ手段と、
前記エンジンの回転が停止した後、所定のエンジン自動始動条件を満たしたとき、前記モータへ電力を供給するバッテリの充電量が所定の始動時充電量以下である場合は、前記クラッチ手段を切断状態として、前記スタータにより前記エンジンのクランキングを行うエンジン自動始動制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項1または2記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
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