JP2018103746A - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの駆動トルクにより車両を走行させている状態からエンジンを始動する場合に、エンジンストールを防止できるハイブリッド車両の駆動制御装置を提供すること。
【解決手段】ＥＣＵは、モータの駆動トルクにより車両を走行させている状態から、エンジンへの燃料噴射を開始してエンジンを始動する際に、モータの駆動トルクを停止した状態で、エンジンが完爆したか否かを判定する（ステップＳ６、Ｓ７）。ＥＣＵは、エンジンが完爆していないと判定した場合は、モータに駆動トルクを発生させてエンジンを完爆させる（ステップＳ８）。ＥＣＵは、エンジンの回転数が所定値を上回っている場合に、エンジンが完爆したと判定する（ステップＳ６）。ＥＣＵは、エンジンの回転数が所定値を上回っている状態で、エンジンの点火回数が所定回数になった場合に、エンジンが完爆したと判定する（ステップＳ７）。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車両の駆動制御装置に関する。

従来のハイブリッド車両にあっては特許文献１に記載された技術が知られている。また、特許文献１に記載のハイブリッド車両にあっては、エンジンとモータとがベルトを介して接続されている。特許文献１に記載の技術にあっては、モータでエンジンを始動する際に燃料噴射を行うことにより、車両発進時のもたつき感を与えずに、燃費および排気性能を改善するようになっている。

特開２００４−２５１２２１号公報

ところで、特許文献１に記載のハイブリッド車両のように、モータとエンジンとがベルトを介して接続される構成において、モータのみの駆動力により車両を走行させている状態からエンジンを始動する場合、エンジンが完爆したか否かの判定を誤ることがある。

具体的には、特許文献１に記載のハイブリッド車両において、エンジン回転数が所定の閾値を超えたことでエンジンが完爆したと判定する場合、ＥＶ走行時はエンジンがモータに連れ回されておりエンジン回転数が所定の閾値を超えることがある。

このため、特許文献１に記載のハイブリッド車両にあっては、エンジンが完爆したと誤判定することがあり、モータの駆動を停止してエンジンの駆動力で走行する際に、エンジンストールが発生してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、モータの駆動トルクにより車両を走行させている状態からエンジンを始動する場合に、エンジンストールを防止できるハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため本発明は、内燃機関と、モータと、前記内燃機関および前記モータを制御する制御部と、を備え、前記内燃機関または前記モータのうち少なくとも一方の駆動トルクで走行するハイブリッド車両の駆動制御装置であって、前記内燃機関の出力軸は車両の駆動軸と接続され、前記モータは前記内燃機関の出力軸と動力伝達機構を介して接続され、前記制御部は、前記モータの駆動トルクにより前記車両を走行させている状態から、前記内燃機関への燃料噴射を開始して前記内燃機関を始動する際に、前記モータの駆動トルクを停止した状態で、前記内燃機関が完爆したか否かを判定し、前記内燃機関が完爆していないと判定した場合は、前記モータに駆動トルクを発生させて前記内燃機関を完爆させることを特徴とするものである。

このように本発明によれば、モータの駆動トルクにより車両を走行させている状態からエンジンを始動する場合に、エンジンストールを防止できる。

図１は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の駆動制御装置を示す構成図である。 図１は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の駆動制御装置を示すブロック図である。 図３は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の駆動制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 図４は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の駆動制御装置の処理手順を示すタイミングチャートである。

本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の駆動制御装置は、内燃機関と、モータと、内燃機関およびモータを制御する制御部と、を備え、内燃機関またはモータのうち少なくとも一方の駆動トルクで走行するハイブリッド車両の駆動制御装置であって、内燃機関の出力軸は車両の駆動軸と接続され、モータは内燃機関の出力軸と動力伝達機構を介して接続され、制御部は、モータの駆動トルクにより車両を走行させている状態から、内燃機関への燃料噴射を開始して内燃機関を始動する際に、モータの駆動トルクを停止した状態で、内燃機関が完爆したか否かを判定し、内燃機関が完爆していないと判定した場合は、モータに駆動トルクを発生させて内燃機関を完爆させることを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の駆動制御装置は、モータの駆動トルクにより車両を走行させている状態からエンジンを始動する場合に、エンジンストールを防止できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例に係るハイブリッド車両の駆動制御装置について詳細に説明する。

図１において、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の駆動制御装置を搭載した車両１は、エンジン２と、電源システム３と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）４とを含んで構成されている。

エンジン２は、不図示のピストン、シリンダ、コネクティングロッド等を備え、ピストンがシリンダ内を２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行なう４サイクルのエンジンによって構成されている。

エンジン２は、燃料を噴射する燃料噴射装置５５と、燃料と空気の混合気を点火する点火装置５６とが設けられている。燃料噴射装置５５および点火装置５６はＥＣＵ４に電気的に接続されており、ＥＣＵ４により制御される。

シリンダに収納されたピストンは、コネクティングロッドを介して出力軸としてのクランクシャフト２ａに連結されている。コネクティングロッドは、ピストンの往復動をクランクシャフト２ａの回転運動に変換するようになっている。

エンジン２には、変速機２３が接続されている。変速機２３は、エンジン２のクランクシャフト２ａの回転を所定の変速比で変速して不図示のディファレンシャルギア等を介して駆動軸としてのドライブシャフト２５に伝達し、左右の車輪２６を回転させるようになっている。

変速機２３は例えばＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）から構成されており、このＣＶＴは、図示しない金属ベルトが巻掛けられた１組のプーリにより無段階に自動で変速を行う。なお、図１では、２つの車輪２６のみ図示しており、残りの２つの車輪については図示を省略している。

電源システム３は、メインバッテリ３１と、サブバッテリ３２と、モータ３３と、スイッチ（ＳＷ）回路３４とを含んで構成されている。

メインバッテリ３１は、例えば鉛蓄電池で構成されている。このメインバッテリ３１は、スイッチ回路３４を介してモータ３３と電気的に接続されている。メインバッテリ３１には、バッテリ状態センサ３１ａが設けられている。バッテリ状態センサ３１ａは、バッテリ３１の充放電電流、電圧及びバッテリ温度を検出する。バッテリ状態センサ３１ａは、ＥＣＵ４に接続されている。ＥＣＵ４は、バッテリ状態センサ３１ａの出力によりメインバッテリ３１の充電状態を検知できるようになっている。

サブバッテリ３２は、例えばリチウムイオン蓄電池で構成されている。このサブバッテリ３２は、スイッチ回路３４を介してモータ３３と電気的に接続されている。サブバッテリ３２には、バッテリ状態センサ３２ａが設けられている。バッテリ状態センサ３２ａは、ＥＣＵ４に接続されている。ＥＣＵ４は、バッテリ状態センサ３２ａの出力によりサブバッテリ３２の充電状態を検知できるようになっている。

スイッチ回路３４は、モータ３３に電力を供給する電源として、メインバッテリ３１及びサブバッテリ３２の少なくともいずれか一方を選択して接続するようになっている。スイッチ回路３４は、ＥＣＵ４の制御によりモータ３３とメインバッテリ３１及びサブバッテリ３２との接続を行なうようになっている。

モータ３３は、エンジン２を始動するスタータとしての機能に加え、エンジン２の駆動により発電するオルタネータとしての機能を有するモータである。モータ３３は、少なくともメインバッテリ３１及びサブバッテリ３２のいずれか一方から供給される電力によって駆動される。モータ３３は、ＥＣＵ４の出力するトルク指令信号に従って出力トルクを制御するようになっている。

モータ３３は、エンジン２のクランクシャフト２ａと動力伝達機構２９を介して相互に動力伝達可能に接続されている。動力伝達機構２９は、モータ３３の回転子軸３３ａに連結されたモータ用プーリ３３ｂと、エンジン２のクランクシャフト２ａに連結されたクランク軸プーリ２ｂと、クランク軸プーリ２ｂおよびモータ用プーリ３３ｂに巻き掛けられたベルト２８とからなる。動力伝達機構２９は、モータ３３の回転を減速してエンジン２に伝達する。

ＥＣＵ４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、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。

ＥＣＵ４のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ４として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭに記憶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、ＥＣＵ４として機能する。

ＥＣＵ４の入力ポートには、上述のバッテリ状態センサ３１ａ、バッテリ状態センサ３２ａに加え、エンジン回転数センサ５１、車速センサ５２、アクセル開度センサ５３、ブレーキスイッチ５４等の各種センサ類が接続されている。

エンジン回転数センサ５１は、エンジン２の機関回転数を検出する。車速センサ５２は、車輪２６の回転速度などから車両１の速度を検出する。

アクセル開度センサ５３は、例えば加速要求時等に運転者によって操作される図示しないアクセルペダルの開度であるアクセル開度を検出する。

ブレーキスイッチ５４は、図示しないブレーキペダルが踏まれているか否かを検知する。ブレーキスイッチ５４は、ブレーキペダルが踏まれているとオン信号を出力し、ブレーキペダルが踏まれていないとオフ信号を出力する。

一方、ＥＣＵ４の出力ポートには、エンジン２、モータ３３、スイッチ回路３４等の各種制御対象類が接続されている。

ＥＣＵ４は、図２に示すように、バッテリ状態センサ３１ａ、バッテリ状態センサ３２ａ、エンジン回転数センサ５１、車速センサ５２、アクセル開度センサ５３、ブレーキスイッチ５４の検出信号に基づいて、エンジン２の燃料噴射装置５５および点火装置５６と、モータ３３と、を制御する。詳しくは、ＥＣＵ４は、燃料噴射装置５５の燃料噴射状態と、点火装置５６の点火状態と、モータ３３のモータトルクと、を制御する。

ＥＣＵ４は、ドライバの要求または車両状態に応じて、エンジン２の駆動トルク（エンジントルク）で走行するエンジン走行、またはモータ３３の駆動力（モータトルク）で走行するＥＶ走行、またはエンジン２およびモータ３３の両方の駆動トルクで走行するＨＥＶ走行、を実施する。したがって、車両１は、エンジン２またはモータ３３のうち少なくとも一方の駆動トルクで走行するハイブリッド車両を構成する。

ここで、ＥＶ走行時は、ＥＣＵ４は、エンジン２の燃料噴射を停止してエンジン２の運転を停止した状態で、モータ３３に駆動トルクを発生させる。ＥＶ走行時は、エンジン２はベルト２８によってモータ３３に連れ回って回転する。

ＥＣＵ４は、ＥＶ走行時は、サブバッテリ３２をモータ３３に接続し、メインバッテリ３１を図示しない他の電気負荷に接続するように、スイッチ回路３４を制御する。ここで、電気負荷には、図示しないエアコンディショナ、メータ、灯火類が含まれる。

ＥＣＵ４は、ＨＥＶ走行時は、サブバッテリ３２をモータ３３と電気負荷に接続し、メインバッテリ３１をモータ３３と電気負荷の何れとも接続しないように、スイッチ回路３４を制御する。

ＥＣＵ４は、ＥＶ走行中に所定のエンジン始動条件が成立するとエンジン２を始動させる。エンジン始動条件は、例えば、アクセルペダルの踏み込み量が所定量以上となったこと、メインバッテリ３１及びサブバッテリ３２のＳＯＣ（State Of Charge）が所定値未満になったこと、を含む。

ＥＣＵ４は、ＥＶ走行中にエンジン始動条件が成立した場合、エンジン２の始動のために、燃料噴射装置５５による燃料噴射を開始し、エンジン２が完爆したか否かを判定する。

ここで、本実施例の車両１において、ＥＶ走行中はエンジン２がモータ３３に連れ回って回転しているため、モータ３３との連れ回りによりエンジン回転数が完爆判定の閾値を上回っている場合、エンジン２が完爆してないにも関わらず完爆していると誤判定してしまう可能性がある。このため、ＥＶ走行からエンジン２を始動してＨＥＶ走行に移行する際に、モータ３３の停止に伴ってエンジンストールが発生することがあり得る。

そこで、本実施例では、ＥＣＵ４は、モータ３３の駆動トルクを停止した状態で、エンジン２が完爆したか否かを判定する。さらに、ＥＣＵ４は、エンジン２が完爆していないと判定した場合は、モータ３３に駆動トルクを発生させてエンジン２を完爆させる。

ここで、ＥＣＵ４は、エンジン２の回転数が所定値を上回っている状態で、エンジン２の点火回数が所定回数になった場合、エンジン２が完爆したと判定するようになっている。ＥＣＵ４は、エンジン２の回転数が所定値を上回っている場合に、エンジン２が完爆したと判定してもよい。

ＥＣＵ４は、モータ３３に駆動トルクを発生させてエンジン２を完爆させる際に、エンジン２の回転数が継続して所定値を上回っている状態でエンジン２の点火回数が所定回数になった場合、エンジン２が完爆したと判定する。

以上のように構成された本実施例に係るハイブリッド車両の駆動制御装置によるエンジン始動処理について、図３を参照して説明する。なお、以下に説明するエンジン始動処理はＥＶ走行時に実施される。また、このエンジン始動処理は、予め設定された時間間隔で繰り返される。

ステップＳ１において、ＥＣＵ４は、エンジン始動条件が成立したか否かを繰り返し判定する。エンジン始動条件が成立した場合、ステップＳ２で、ＥＣＵ４は、エンジン２への燃料噴射を開始する。

次いで、ステップＳ３において、ＥＣＵ４は、エンジン回転数が所定値を上回っているか否かを繰り返し判定する。エンジン回転数が所定値を上回っている場合、ステップＳ４で、ＥＣＵ４は、エンジン２の点火回数が所定回数を上回ったか否かを判定する。ステップＳ４での点火回数は、ステップ２でエンジンへ燃料噴射を開始してからの点火回数である。

このように、ステップＳ３、Ｓ４において、ＥＣＵ４は、エンジン２がモータ３３により連れ回されている状態における完爆判定を、プレ完爆判定として実施している。また、ステップＳ３、Ｓ４において、ＥＣＵ４は、点火時にエンジン回転数が所定値を上回っている状態での点火回数の積算値が所定回数になった場合、エンジン２が完爆したと判定するようになっている。

ステップＳ４で点火回数が所定回数を上回った場合、プレ完爆判定が成立したものとし、ステップＳ５で、ＥＣＵ４は、モータ３３の駆動を停止する。

次いで、ステップＳ６で、ＥＣＵ４は、エンジン回転数が所定値を上回っているか否かを判定する。エンジン回転数が所定値を上回っている場合、ステップＳ７で、ＥＣＵ４は、点火回数が所定回数を上回ったか否かを判定する。ステップＳ７での点火回数は、ステップＳ４でエンジン２の点火回数が所定回数を上回ったと判定されてからの点火回数である。

このように、ステップＳ６、Ｓ７において、ＥＣＵ４は、モータ３３の駆動トルクを停止した状態で完爆判定を実施している。

ステップＳ７で点火回数が所定回数を上回った場合、完爆判定が成立したものとし、ＥＣＵ４は、今回の動作を終了する。

一方、ステップＳ６で、エンジン回転数が所定値以下の場合、ステップＳ８で、ＥＣＵ４は、モータ３３の駆動を開始する。ここでは、ＥＣＵ４は、エンジン回転数が完爆判定の所定値より小さくなるように、モータ３３を制御する。

次いで、ステップＳ９で、ＥＣＵ４は、エンジン回転数が所定値を上回っているか否かを判定する。エンジン回転数が所定値を上回っている場合、ステップＳ１０で、ＥＣＵ４は、点火回数が所定回数を上回ったか否かを判定する。ステップＳ１０での点火回数は、ステップＳ９でエンジン回転数が所定値を上回っていると判定されてからの点火回数である。

このように、ステップＳ９、Ｓ１０において、ＥＣＵは、モータ３３の駆動トルクによりエンジン２がアシストされている状態で完爆判定を実施している。また、ステップＳ９、Ｓ１０において、ＥＣＵ４は、エンジン２の回転数が所定値以下に低下した場合は点火回数を０にリセットするようになっている。したがって、ＥＣＵ４は、エンジン２の回転数が継続して所定値を上回っている状態でエンジン２の点火回数が所定回数になった場合、エンジン２が完爆したと判定する。

ステップＳ１０で点火回数が所定回数を上回った場合、ステップＳ１１で、ＥＣＵ４は、完爆判定が成立したものとし、モータ３３の駆動を停止し、今回の動作を終了する。

図４は、ＥＣＵ４のエンジン始動処理によりエンジン２が始動されるときの車両状態等の推移を説明するタイミングチャートである。

図４において、縦軸はエンジン回転数、モータトルク、点火駆動状態、燃料噴射状態を示し、横軸は時間を示している。

時刻ｔ０において、燃料噴射がオフ、点火駆動状態がオンとなっており、車両１は、モータ３３の駆動トルクにより走行している。この状態では、エンジン２がモータ３３に連れ回っており、エンジン回転数が所定値以上で推移する。

その後、時刻ｔ１において、エンジン始動条件の成立によりエンジン２の始動が開始される。この時刻ｔ１では、燃料噴射がオン、点火駆動状態がオンとなり、エンジン２のエンジントルクの発生により、エンジン回転数が上昇する。

その後、時刻ｔ２において、プレ完爆判定が成立（図３のステップＳ４でＹＥＳ）したことで、モータ３３の駆動が停止され、モータトルクが降下する。

その後、時刻ｔ３において、エンジン回転数が所定値以下（図３のステップＳ６でＮＯ）となったことで、時刻ｔ４でモータ３３の駆動が開始され、モータトルクのアシストを受けてエンジン回転数が上昇する。

その後、時刻ｔ５において、エンジン回転数が所定値を上回り（図３のステップＳ９でＹＥＳ）、時刻ｔ６において、点火回数が所定回数を上回る（ステップＳ１０でＹＥＳ）。時刻ｔ６では、完爆判定が成立し、エンジン２が確実に始動したことが確認されたため、モータ３３の駆動が停止される。その後、ＥＣＵ４は、ＨＥＶ走行により車両１を走行させる。

以上説明したように、本実施例では、エンジン２のクランクシャフト２ａはドライブシャフト２５と接続され、モータ３３はエンジン２のクランクシャフト２ａと動力伝達機構２９を介して接続されている。

そして、ＥＣＵ４は、モータ３３の駆動トルクにより車両を走行させている状態から、エンジン２への燃料噴射を開始してエンジン２を始動する際に、モータ３３の駆動トルクを停止した状態で、エンジン２が完爆したか否かを判定する。ＥＣＵ４は、エンジン２が完爆していないと判定した場合は、モータ３３に駆動トルクを発生させてエンジン２を完爆させる。

これにより、モータ３３の駆動トルクを停止した状態で、エンジン２が完爆していないと判定した場合は、モータ３３に駆動トルクを発生させて駆動トルクのアシストによりエンジン２を完爆させることができる。

この結果、モータ３３の駆動トルクにより車両を走行させている状態からエンジン２を始動する場合に、エンジンストールを防止できる。

また、本実施例では、ＥＣＵ４は、エンジン２の回転数が所定値を上回っている場合に、エンジン２が完爆したと判定する。

これにより、駆動トルクを停止した状態で、エンジン２の回転数が所定値を上回っている場合にエンジン２が完爆したと判定しているので、完爆の誤判定を回避でき、エンジンストールを防止できる。

また、本実施例では、ＥＣＵ４は、エンジン２の回転数が所定値を上回っている状態で、エンジン２の点火回数が所定回数になった場合に、エンジン２が完爆したと判定する。

これにより、駆動トルクを停止した状態で、エンジン２の回転数が所定値を上回っている状態で、エンジン２の点火回数が所定回数になった場合に、エンジン２が完爆したと判定しているので、完爆の誤判定を回避でき、エンジンストールを防止できる。

また、本実施例では、ＥＣＵ４は、モータ３３に駆動トルクを発生させてエンジン２を完爆させる際に、エンジン２の回転数が継続して所定値を上回っている状態で、エンジン２の点火回数が所定回数になった場合に、エンジン２が完爆したと判定する。

これにより、エンジン２の回転数が所定値以下に低下した場合は点火回数が０にリセットされ、モータ３３による駆動トルクの発生が継続されるので、エンジンストールを防止できる。

本発明の実施例を開示したが、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及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 車両（ハイブリッド車両）
２ エンジン（内燃機関）
２ａ クランクシャフト（出力軸）
４ ＥＣＵ（制御部）
２５ ドライブシャフト（駆動軸）
２９ 動力伝達機構
３３ モータ

Claims (4)

1. 内燃機関と、モータと、前記内燃機関および前記モータを制御する制御部と、を備え、前記内燃機関または前記モータのうち少なくとも一方の駆動トルクで走行するハイブリッド車両の駆動制御装置であって、
   前記内燃機関の出力軸は車両の駆動軸と接続され、前記モータは前記内燃機関の出力軸と動力伝達機構を介して接続され、
   前記制御部は、
   前記モータの駆動トルクにより前記車両を走行させている状態から、前記内燃機関への燃料噴射を開始して前記内燃機関を始動する際に、
   前記モータの駆動トルクを停止した状態で、前記内燃機関が完爆したか否かを判定し、
   前記内燃機関が完爆していないと判定した場合は、前記モータに駆動トルクを発生させて前記内燃機関を完爆させることを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
2. 前記制御部は、前記内燃機関の回転数が所定値を上回っている場合に、前記内燃機関が完爆したと判定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駆動制御装置。
3. 前記制御部は、前記内燃機関の回転数が所定値を上回っている状態で、前記内燃機関の点火回数が所定回数になった場合に、前記内燃機関が完爆したと判定することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
4. 前記制御部は、
   前記モータに駆動トルクを発生させて前記内燃機関を完爆させる際に、
   前記内燃機関の回転数が継続して所定値を上回っている状態で、前記内燃機関の点火回数が所定回数になった場合に、前記内燃機関が完爆したと判定することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。