JP2017094824A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】内燃機関が自動停止してから再始動されるときの車両の加速性能を向上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】車両１のＥＣＵ７は、車両１の走行中に、所定の停止条件が成立するとエンジン２を自動停止し、所定の再始動条件が成立するとエンジン２を再始動させるように構成されており、車両１の車速が予め定められた閾値Ｖｘ以上であることを条件として、所定の停止条件および所定の再始動条件を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、ハイブリッド車両の内燃機関を自動で停止および再始動させるハイブリッド車両の制御装置に関する。
アクセルペダルのＯＮ・ＯＦＦ状態に基づいて内燃機関を自動停止および再始動させるアイドリングストップ機能を有するハイブリッド車両が知られている。このハイブリッド車両にあっては、アクセルペダルがＯＦＦの状態で自動停止している間に、運転者がアクセルペダルをＯＮする操作を行ってから車両が発進するまでに、開放されたクラッチを接続することや内燃機関が完爆するまでの処理を行う必要がある。
これにより、アクセルペダルがＯＮしてから車両が発進するまでにタイムラグが発生してしまい、車両の発進時の応答性が低下してしまう。
従来、アクセルペダルがＯＮしてから車両が発進するまでの時間を短縮させるために、アクセルペダルがＯＮしてから内燃機関が再始動されるまでの間にモータの出力トルクによって車両を発進させることにより、車両の発進時の応答性を向上できるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−２８５８３３号公報
しかしながら、モータは、高回転になる程、出力トルクが小さくなるという特性を有する。これにより、特許文献１に記載されるハイブリッド車両は、車両の走行中の高速域において、内燃機関が自動停止された状態でアクセルペダルがＯＮされてから内燃機関が再始動される場合までの間にモータを駆動した場合に、車速に対してモータの出力トルクが不足してしまう。
したがって、内燃機関が自動停止してから再始動するまでに十分な加速感を得ることができないおそれがある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、内燃機関が自動停止してから再始動されるときの車両の加速性能を向上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ものである。
本発明は、駆動源として内燃機関とモータとを備えたハイブリッド車両に設けられ、前記ハイブリッド車両の走行中に、所定の停止条件が成立すると前記内燃機関を停止し、所定の再始動条件が成立すると前記内燃機関を再始動させる制御装置であって、前記ハイブリッド車両の車速が所定の条件を満たすと、前記所定の停止条件および前記所定の再始動条件を変更する変更部を有する。
本発明によれば、内燃機関が自動停止してから再始動されるときの車両の加速性能を向上できる。
図１は、本発明の一実施の形態に係る制御装置を備えたハイブリッド車両の概略構成図である。 図２は、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によるアイドリングストップ処理のフローチャートである。 図３は、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によるアイドリングストップ処理のタイムチャートである。
以下、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図３は、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示す図である。
まず、構成を説明する。
図１において、ハイブリッド車両（以下、単に車両という）１は、内燃機関としてのエンジン２と、変速機３と、モータジェネレータ４と、スタータモータ５と、バッテリ６Ａ、６Ｂと、インバータ３１と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７とを含んで構成される。本実施の形態のエンジン２およびモータジェネレータ４は、本発明の駆動源を構成し、モータジェネレータ４は、本発明のモータを構成する。
エンジン２には、複数の気筒が形成されている。本実施の形態のエンジン２は、各気筒に対して、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行程を行うように構成されている。
変速機３は、エンジン２の動力を変速し、変速したエンジン２の動力をディファレンシャル装置９からドライブシャフト１０を介して駆動輪１１に伝達する。なお、ドライブシャフト１０および駆動輪１１は、車両１の左右に一対設けられているが、図１では一方のみを図示している。
変速機３としては、ＭＴ(Manual Transmission)、ＡＴ(Automatic Transmission)、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）、ＡＭＴ(Automated Manual Transmission)を用いてもよく、特に限定されるものではない。
モータジェネレータ４は、バッテリ６Ａから供給された電力によって駆動されることにより、ディファレンシャル装置９を回転させる電動機として機能する。モータジェネレータ４は、その出力軸がベルト８を介してディファレンシャル装置９と連動する。
電動機として機能するモータジェネレータ４は、車両１の高負荷運転時等にエンジン２をアシストする。また、モータジェネレータ４は、エンジン２が停止中に単独でディファレンシャル装置９を回転させることにより、車両１を走行させるモータ走行モードを実施する。
モータジェネレータ４は、ディファレンシャル装置９によって駆動されることにより、バッテリ６Ａに充電する電力を生成する発電機として機能する。これにより、モータジェネレータ４は、車両１の制動力を回生する。
インバータ３１は、モータジェネレータ４を力行させるときには、バッテリ６Ａが放電した直流電力を交流電力に変換させてモータジェネレータ４に供給し、モータジェネレータ４を回生させるときには、モータジェネレータ４が発電した交流電力を直流電力に変換させてバッテリ６Ａに充電する。
スタータモータ５は、イグニッションスイッチ（以下、「ＩＧ」と記す）１２によるエンジン２を始動させるためのエンジン始動操作に応じて、バッテリ６Ｂから供給された電力によって駆動される。
スタータモータ５は、エンジン２の始動操作（ＩＧ１２のＯＮ操作）に応じて、エンジン２の出力軸を回転させることにより、エンジン２を始動させるとともに、後述するアイドリングストップ機能により自動停止されたエンジン２を再始動させる。
バッテリ６Ｂは、充電可能な二次電池から構成されている。バッテリ６Ｂは、例えば、鉛電池からなる。バッテリ６Ｂは、約１２Ｖの出力電圧を発生するようにセルの個数等が設定された低電圧バッテリである。
バッテリ６Ａは、バッテリ６Ｂより高電圧を発生するようにセルの個数等が設定された高電圧バッテリであり、例えば、リチウムイオン電池から構成される。
バッテリ６Ａ、６Ｂは、モータジェネレータ４およびスタータモータ５に加えて、エンジン２のインジェクタ１３および図示しない補機類等の電源として機能する。
ＥＣＵ７は、それぞれ図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータ等を保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
コンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、このコンピュータユニットをＥＣＵ７として機能させるためのアイドリングストップ制御プログラムを含んだプログラムが格納されている。すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、本実施の形態におけるＥＣＵ７として機能する。
ＥＣＵ７の入力ポートには、ＩＧ１２に加えて、モータジェネレータ４の駆動電流値を検出する電流センサ１４と、車速を検出する車速センサ１５と、アクセルペダル１６の操作量（以下、単に「アクセル開度」という）を検出するアクセル開度センサ１７と、ブレーキペダル１８の操作量を検出するブレーキストロークセンサ１９とを含む各種スイッチ類および各種センサ類が接続されている。
ＥＣＵ７の出力ポートには、モータジェネレータ４およびインジェクタ１３を含む各種制御対象類が接続されている。ＥＣＵ７は、各種スイッチ類および各種センサ類から得られる情報に基づいて、各種制御対象類を制御する。
ＥＣＵ７は、予め設定された所定の停止条件が成立した場合にエンジン２を停止させ、予め設定された所定の再始動条件が成立した場合にエンジン２を再始動させるアイドリングストップ機能を有する。
本実施の形態における所定の停止条件は、車両１の中高速域においては、ブレーキストロークセンサ１９によって検出されたブレーキペダル１８の操作量が規定量以上、すなわち、ブレーキによる制動力が発生したこととし、車両１の低速域においては、アクセル開度センサ１７によって検出されたアクセル開度が実質的に０（すなわち、アクセルペダル１６がＯＦＦ）であることとする。
本実施の形態における所定の再始動条件は、車両１の中高速域においては、ブレーキストロークセンサ１９によって検出されたブレーキペダル１８の操作量が実質的に０であることとし、車両１の低速域においては、アクセル開度センサ１７によって検出されたアクセル開度が０よりも大きい、すなわち、アクセルペダル１６がＯＮであることとする。
また、ＥＣＵ７は、車速センサ１５の車速情報に基づき、車速が所定の条件を満たすと、所定の停止条件および所定の再始動条件を変更する。
本実施の形態の所定の条件としては、車速センサ１５が検出した車速が予め定められた閾値Ｖｘ以上であることとする。
本実施の形態の閾値Ｖｘは、エンジン２の再始動時にモータジェネレータ４によってディファレンシャル装置９を駆動する際に、車両１の加速性能が低下することを防止できる出力トルクを発生可能な速度の上限値に設定されており、車両１の低速域と中速域との境界の速度に設定されている。
具体的には、ＥＣＵ７は、車速が閾値Ｖｘ以上である場合には、アクセル開度が実質的に０になってもエンジン２の自動停止を行わない。ＥＣＵ７は、車速が閾値Ｖｘ以上である場合には、ブレーキペダル１８の操作量が規定量以上となったら、エンジン２の自動停止を行う。すなわち、ＥＣＵ７は、車速が閾値Ｖｘ以上である場合には、ブレーキペダル１８が操作された以外の条件では、エンジン２の自動停止を行わない。
ＥＣＵ７は、車速が閾値Ｖｘ未満の場合には、アクセル開度が実質的に０になったら、エンジン２の自動停止を行う。
また、ＥＣＵ７は、車速が閾値Ｖｘ未満である場合にエンジン２が自動停止された状態において、アクセル開度が０よりも大きくなったら、エンジン２の再始動を行う。
このようにＥＣＵ７は、車速が所定の条件を満たすと、所定の停止条件および所定の再始動条件を変更するアイドリングストップ条件変更部２０を構成する。本実施の形態のＥＣＵ７は、本発明の変更部を構成する。
ＥＣＵ７は、モータジェネレータ４の駆動を制御するモータトルク制御部２１としての機能を有する。例えば、ＥＣＵ７は、車速が閾値Ｖｘ未満でエンジン２が自動停止している状態で所定の再始動条件が成立した場合には、ディファレンシャル装置９を回転させるようにモータジェネレータ４を制御する。
これに加えて、ＥＣＵ７は、インジェクタ１３による燃料の噴射を開始させることにより、エンジン２を再始動させる。
以上のように構成されたＥＣＵ７によるエンジン２のアイドリングストップ制御について図２、図３を参照して説明する。図２に示すフローチャートは、アイドリングストップ制御のフローチャートである。このフローチャートは、ＥＣＵ７のＲＯＭに格納されたアイドリングストップ制御プログラムによって実行される。
まず、ＥＣＵ７は、車速が閾値Ｖｘ以上であるか否かを判別する（ステップＳ１）。ＥＣＵ７は、車速が閾値Ｖｘ以上であるものと判断した場合に、ブレーキストロークセンサ１９の検出情報に基づいてブレーキペダル１８の操作量が規定量以上であるか否かを判別する（ステップＳ２）。
ＥＣＵ７は、ブレーキペダル１８の操作量が規定量以上でないものと判断した場合に、今回の処理を終了する。ステップＳ２において、ＥＣＵ７は、ブレーキペダル１８の操作量が規定量以上であるものと判断した場合に、ブレーキペダル１８の踏み込みによる制動が行われたものと判断し、インジェクタ１３から燃料を噴射することを停止してエンジン２を自動停止させる（ステップＳ３）。
次いで、ＥＣＵ７は、ブレーキストロークセンサ１９の検出情報に基づいてブレーキペダル１８の操作量が規定量未満であるか否かを判別する（ステップＳ４）。ＥＣＵ７は、ブレーキペダル１８の操作量が規定量未満でないものと判断した場合には、ブレーキペダル１８の踏み込みによる制動が継続されているものと判断してステップＳ３に処理を戻す。
ステップＳ４において、ＥＣＵ７は、ブレーキペダル１８の操作量が規定量未満であるものと判断した場合には、ブレーキペダル１８の踏み込みが解除されたものと判断して、エンジン２を再始動させた後、今回の処理を終了する。エンジン２を再始動させる場合には、インジェクタ１３から燃料の噴射を行う。
一方、ステップＳ１において、ＥＣＵ７は、車速が閾値Ｖｘ未満であるものと判断した場合にはアクセル開度センサ１７からの検出情報に基づいてアクセル開度が０（アクセルペダル１６がＯＦＦ）であるか否かを判別する（ステップＳ６）。
ＥＣＵ７は、アクセル開度が０より大きい場合には運転者によってアクセルペダル１６が踏み込まれているものと判断してステップＳ６の処理に戻り、アクセル開度が０である場合には運転者によってアクセルペダル１６が踏み込まれていないものと判断してエンジン２を自動停止する（ステップＳ７）。
次いで、ＥＣＵ７は、アクセル開度センサ１７からの検出情報に基づいてアクセル開度が０より大（アクセルペダル１６がＯＮ）である否かを判別する（ステップＳ８）。ステップＳ８において、ＥＣＵ７は、アクセル開度が０である場合には運転者によってアクセルペダル１６が踏み込まれていないものと判断してステップＳ８の処理に戻る。
ステップＳ８において、ＥＣＵ７は、アクセル開度が０より大きい場合には運転者によってアクセルペダル１６が踏み込まれているものと判断してエンジン２の再始動を行った後（ステップＳ９）、今回の処理を終了する。
図３は、アイドリングストップ制御のタイミングチャートを示す。図３において、横軸は、時間Ｔを示し、縦軸は、車速Ｖの大きさ、ブレーキペダルの操作量、アクセルペダルの操作量、エンジン２の運転および停止状態を示す。
図３において、車速が閾値Ｖｘを超えた車速範囲Ｌ１内にある場合には、アクセルペダル１６がＯＦＦ（アクセル開度が０）になっても、エンジン２の自動停止が行われず、ブレーキペダル１８が踏み込まれた場合にのみエンジン２が自動停止される。
また、車速が閾値Ｖｘ未満の車速範囲Ｌ２内にある場合には、アクセルペダル１６がＯＦＦ（アクセル開度が０）になったら、エンジン２の自動停止が行われる。
以上、本実施の形態の車両１のＥＣＵ７は、車両１の走行中に、所定の停止条件が成立するとエンジン２を自動停止し、所定の再始動条件が成立するとエンジン２を再始動させるように設定されており、車両１の車速が予め定められた閾値Ｖｘ以上であることを条件として、所定の停止条件および所定の再始動条件を変更する。
これにより、車両１が低速で走行しているときにエンジン２が再始動されてからエンジン２が完爆するまでの間は、低速回転で高トルクを発生するモータジェネレータ４によってディファレンシャル装置９を駆動し、車両１を加速することができる。
このため、エンジン２が自動停止されている状態でアクセルペダル１６が踏み込まれてからエンジン２が完爆するまでの間にモータジェネレータ４の出力トルクによって車両１を十分に加速させることができる。
このため、運転者によってアクセルペダル１６が踏み込まれてからエンジン２が完爆するまでのタイムラグにおいて、エンジン２の出力が低下することを防止することができる。この結果、運転者に十分な加速感を与えることができる。
一方、車速に対してモータジェネレータ４の出力トルクが不足する車両１の中高速域では、ブレーキペダル１８の操作量が規定量以上にならない限りは、エンジン２の自動停止が行われない。これにより、車両１の中高速域において、運転者に十分な加速感を与えることができる。
すなわち、本実施の形態のＥＣＵ７は、車両１の低回転域においてエンジン２の燃費が低下することを防止しつつ、エンジン２が再始動されるときの加速性能を低速域から高速域に亙って向上できる。
また、本実施の形態のＥＣＵ７によれば、車両１の車速が閾値Ｖｘ以上であること、および車両１を制動するブレーキペダル１８の作動状態に基づいてエンジン２の所定の停止条件および所定の再始動条件を変更する。
これにより、モータジェネレータ４の出力トルクが不足する中高速域において、ブレーキペダル１８の作動状態に応じてエンジン２の自動停止および再始動を実施することができる。このため、ブレーキペダル１８の踏み込み後に運転者によってアクセルペダル１６の踏み込みが行われた場合に、アクセルペダルの踏み込みから実際の加速までのタイムラグよるエンジン２の出力低下を、運転者に感じさせ難くできる。
なお、本実施の形態のモータジェネレータ４は、ベルト８を介してディファレンシャル装置９に連結されているが、これに限らず、モータジェネレータ４をベルト等の伝達機構を介してエンジン２の出力軸に連結してもよい。
本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
１...ハイブリッド車両、２...エンジン（内燃機関、駆動源）、４...モータジェネレータ（モータ、駆動源）、７...ＥＣＵ（変更部）、１８...ブレーキペダル、Ｖｘ...閾値

Claims (2)

  1. 駆動源として内燃機関とモータとを備えたハイブリッド車両に設けられ、前記ハイブリッド車両の走行中に、所定の停止条件が成立すると前記内燃機関を停止し、所定の再始動条件が成立すると前記内燃機関を再始動させる制御装置であって、
    前記ハイブリッド車両の車速が所定の条件を満たすと、前記所定の停止条件および前記所定の再始動条件を変更する変更部を有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 前記変更部は、前記ハイブリッド車両の車速が予め定められた閾値以上であることを前記所定の停止条件とし、当該所定の停止条件と、ブレーキペダルの作動状態とに基づいて前記所定の停止条件および前記所定の再始動条件を変更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。
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