JP3584625B2 - 走行用電動機を備えた車両の起動制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気自動車や電動機(モータ)と内燃機関とを備えたハイブリット車などの走行用電動機を備えた車両における起動を制御するための装置に関し、特に非走行レンジと走行レンジとに切り替えることのできる自動変速機を搭載した車両の起動制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ガソリンを主とする化石燃料を使用する内燃機関は、排気ガスや騒音などが問題となることがあり、また化石燃料の将来的な枯渇の懸念があり、そこで最近では、電気を駆動エネルギーとした車両が開発されつつある。その一例が、蓄電池を搭載し、モータをその電気エネルギーで駆動するタイプの電気自動車であり、他の例が内燃機関(エンジン)と電動機(モータ)とを搭載したハイブリット車である。
【0003】
前者の電気自動車は、蓄電池が大型かつ大重量であるために、走行性能や積載容量が制限を受け、また1回の充電で走行することのできる距離が制限されるなどの改良するべき事項が多い。これに対して後者のハイブリット車では、エンジンを走行のために使用できるばかりか、エンジンを駆動して発電し、走行中に充電できるなどの利点があり、走行環境や用途によっては十分実用性がある。
【0004】
この種のハイブリット車の一例が特開平6−319210号公報に記載されている。このハイブリット車は、エンジンに連結した自動変速機の内部に、トルクコンバータと歯車変速機構とを選択的に連結するクラッチを設けるとともに、入力軸に一体化してある部材をロータに連結したモータを自動変速機に内蔵して構成されている。
【0005】
ところで自動変速機は、一般に、アクセル開度などの負荷と車速とをパラメータとして変速段を設定するように構成されており、したがって停止状態からの発進の際には、変速比がもっとも大きい第1速が自動的に設定される。そのため停止状態で自動変速機を走行レンジに設定し、その状態でエンジンなどの駆動力源を駆動すると、自動変速機が第1速に設定されると同時に駆動されるから、駆動力源の起動と同時に走行を開始することになる。
【0006】
そこで、従来ではこのような事態を防止するために、自動変速機のシフト装置が非走行レンジに設定されている状態において、イグニッションキーが挿入位置(ロック)から中間位置(アクセサリー、オン)を経て起動位置(スタート)に操作された場合に限り、駆動力源の起動を許容するインヒビター機構を設けている。なお、起動位置に操作されたイグニッションキーは自動的に中間位置に復帰するように構成されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、モータを駆動力源とする車両は、イグニッションキーが起動位置に操作されてインバータなどのコントローラが起動状態(待機状態)となるものの、モータ自体はアクセルペダルが踏み込まれて初めて回転する。つまり、モータはイグニッションキーが起動位置に操作されただけでは回転などの機械的な動作が行われず、音や振動などが生じない。
【0008】
このため、イグニッションキーが中間位置に位置している場合、起動位置まで操作された後に中間位置に復帰した状態か、起動位置まで操作されずに中間位置に停止された状態かを区別することは困難である。
【0009】
そして、イグニッションキーが中間位置に位置している状態でシフト装置を走行レンジに切り換え、かつ、アクセルペダルを踏み込んでも車両が走行せず、その時点で初めてモータが待機状態に制御されていないことが判明する場合がある。
【0010】
しかしながら、従来はインヒビター機構により走行レンジでイグニッションキーを起動位置に操作しても駆動力源が起動しない構成となっている。このため、上記の事態が生じた場合には、シフト装置を一旦非走行レンジに戻してからイグニッションキーを起動位置に操作し、その後、再度走行レンジに切り換えなければ車両を発進させることができない。したがって、操作が複雑化して車両の発進が遅延するという問題があった。
【0011】
この発明は上記事情を背景としてなされたもので、イグニッションキーが起動位置まで操作されていない場合でも、簡単な操作で電動機を待機状態に制御することのできる車両の起動制御装置を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記目的を達成するためこの発明は、車両を走行させる電動機と、前記電動機の出力側に接続された自動変速機と、この自動変速機を非走行レンジと走行レンジとに切り替えるシフト装置と、イグニッションキーが挿入される挿入位置および前記電動機を待機状態に制御する起動位置ならびに前記挿入位置と起動位置との間で前記イグニッションキーの操作のみでは前記電動機が待機状態にはされない中間位置が設定されたイグニッション機構とを有する走行用電動機を備えた車両の起動制御装置において、前記イグニッションキーが前記挿入位置から前記中間位置に操作され、かつ、前記シフト装置を走行レンジに切り換える操作が行われた場合に前記電動機を待機状態に制御する電動機制御手段が備えられていることを特徴とする。ここで、電動機の待機状態とは、アクセルペダルの踏み込みにより出力軸が回転してトルクが出力される状態を意味している。
【0013】
この発明によれば、イグニッションキーが電動機を待機状態とするための起動位置まで操作されていない場合でも、イグニッションキーの操作のみでは前記電動機が待機状態とされない中間位置に前記イグニッションキーが挿入位置から操作され、かつ、シフト装置を走行レンジに切り換える操作が行われた場合は、電動機が待機状態に制御される。したがって、シフト装置のレンジ切り換え操作のやり直しやイグニッションキーの操作を省略でき、アクセルペダルを踏み込むだけの簡単な操作で電動機の出力軸からトルクが出力され、迅速に車両を発進させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、この発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。図2はこの発明を適用したハイブリッド方式の電気自動車の概略的な平面図であり、この実施例では四輪駆動方式が採用されている。この発明では駆動力源として車両の前部にエンジン1と第1モータジェネレータ2とが搭載されており、第1モータジェネレータ2がこの発明の電動機に相当する。
【0015】
エンジン1は公知の内燃機関、例えばガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、LPGエンジン、ガスタービンエンジンなどにより構成されている。また、第1モータジェネレータ2は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する力行機能と、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する回生機能とを備えている。そして、エンジン1のクランクシャフトと第1モータジェネレータ2の駆動軸とがトルク合成装置3に接続されている。
【0016】
トルク合成装置3は、公知のクラッチ機構などにより構成され、エンジン1または第1モータジェネレータ2の少なくとも一方から出力されたトルクがトルク合成装置3を介して自動変速機4に伝達される。自動変速機4に入力されたトルクはトルクコンバータを介して、遊星歯車機構を主体とした歯車変速装置に入力されるように構成されている。
【0017】
また、歯車変速装置は、クラッチやブレーキなどの摩擦係合装置の係合・解放によって変速を実行する。これらの摩擦係合装置は、自動変速機4に設けられたシフトソレノイドバルブ、マニュアルバルブなどの油圧制御装置により制御される。そして、自動変速機4の出力軸から出力されたトルクが、フロントデファレンシャル5、フロントドライブシャフト6を介して前輪7に伝達されるように構成されている。
【0018】
一方、車両の後部には第2モータジェネレータ8が搭載されており、第2モータジェネレータ8は第1モータジェネレータ2と同様の機能を備えている。そして、第2モータジェネレータ8のトルクがリヤデファレンシャル9、リヤドライブシャフト10を介して後輪11に伝達されるように構成されている。
【0019】
上記自動変速機4には、図3に示すようなシフト装置12が接続され、運転者がシフト装置12を操作することにより、自動変速機4を非走行状態と走行状態とに切り換えることが可能なように構成されている。
【0020】
シフト装置12は、この実施例ではフロアシフト形式の構成が採用されており、シフト装置12は室内側のコンソールボックス(図示せず)付近に配置されている。まず、板状のアッパハウジング13には、スライド孔14と、自動変速機4のシフトポジションを示すインジケータ15とが設けられている。
【0021】
このインジケータ15には、自動変速機4からトルクが出力されない非走行状態に制御するための非走行レンジ、例えばパーキング(P)やニュートラル(N)の文字の表示と、自動変速機4からトルクが出力される走行状態に制御するための走行レンジ、例えば後進段(R)やドライブ(D)、第2速(2)、第1速(L)に相当する文字とが表示されている。
【0022】
また、スライド孔14にはシフトレバー16が挿入され、シフトレバー16の上部には、シフトボタン17が設けられている。シフトレバー16の下部には、シフトボタン17の操作により移動するグルーブドピンが取り付けられている。さらに、アッパハウジング13の下部にはディテントプレートが設けられており、シフトボタン17を押した状態でシフトレバー16をパーキングレンジから走行レンジに切り換えることが可能に構成されている。
【0023】
さらにまた、ディテントプレートの近傍には、シフトロックソレノイドが設けられおり、ブレーキペダルが踏み込まれている場合に限り、グルーブドピンの移動を許容してパーキングレンジから走行レンジに切り換えることのできる公知のシフトロック機構を構成している。
【0024】
図4には、エンジン1、第1モータジェネレータ2、第2モータジェネレータ8の停止・起動を手動により制御するイグニッション機構18の斜視図が示されている。キーシリンダ19にはイグニッションキー20の挿入孔21を有するロータ22が回転可能に設けられており、ロータ22は挿入位置としてのロック(LOCK)、起動位置としてのスタート(START)、ロックとスタートとの間に位置する中間位置としてのアクセサリー(ACC)、オン(ON)の各操作位置を備えている。
【0025】
キーシリンダ19は、シフトレバー16がパーキングレンジに設定されている場合に限り、ロック位置でのイグニッションキー20の挿入・抜き取りを可能とする公知のキーインターロック機構を備えている。さらに、イグニッションキー20を挿入してスタート位置に操作した後に手を離せばオン位置に戻るように構成されている。
【0026】
図5は、この発明の主要なシステム構成を示すブロック図である。第1モータジェネレータ2には、インバータ23を介してバッテリ24が接続されており、バッテリ24から給電される直流電流がインバータ23により交流電流に変換されて第1モータジェネレータ2に給電される。また、第2モータジェネレータ8には、インバータ25を介してバッテリ24が接続されており、バッテリ24から給電される直流電流がインバータ25により交流電流に変換されて第2モータジェネレータ8に給電される。
【0027】
そしてエンジン1、第1モータジェネレータ2、第2モータジェネレータ8、自動変速機4、インバータ23、インバータ25は、電子制御装置26により制御される。この電子制御装置26は、中央演算処理装置(CPU)や記憶装置(RAM,ROM)ならびに入出力インタフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。
【0028】
電子制御装置26には、エンジン1のスロットル開度信号、エンジン水温センサの信号、自動変速機4のパターンセレクトスイッチの信号、自動変速機4の出力軸回転数信号、インバータ23やインバータ25の電圧信号、ブレーキスイッチ27の信号、イグニッション機構18のイグニッションスイッチ28の信号、シフト装置12のシフトポジションスイッチまたはシフトボタン17の信号などが入力される。
【0029】
一方、電子制御装置26からは、エンジン1、自動変速機4、インバータ23やインバータ25、第1モータジェネレータ2や第2モータジェネレータ8などに対して制御信号が出力される。さらに、電子制御装置26は各種のセンサから入力される信号に基づいて、システム全体が正常に動作するか否かをチェックする自己診断(ダイアグノーシス)機能を備えている。
【0030】
そして、エンジン1、第1モータジェネレータ2、第2モータジェネレータ8の停止状態・待機状態・起動状態は、電子制御装置26に接続された駆動力源選択スイッチの手動操作や、電子制御装置26により検出される車両の走行状態や、イグニッション機構19、シフト装置12、ブレーキペダル、アクセルペダルの操作状態などに基づいて制御される。
【0031】
ここで、第1モータジェネレータ2、第2モータジェネレータ8の停止状態とは、バッテリ24から給電されず、アクセルペダルが踏まれても出力軸からトルクが出力されない状態を意味し、待機状態とは、バッテリ24から給電されてアクセルペダルが踏まれれば出力軸からトルクが出力される状態を意味し、起動状態とは、アクセルペダルが踏まれて出力軸からトルクが出力されている状態を意味している。
【0032】
また、電子制御装置26には、自動変速機4の変速制御に使用される変速パターンが記憶されており、各種のセンサにより検出される車両の走行状態に基づいて自動変速機4のシフトソレノイドバルブ、ロックアップクラッチコントロールバルブなどが制御される。
【0033】
さらに、電子制御装置26には、システムの異常を表示するためのシステム異常ランプ29と、エンジン1、第1モータジェネレータ2、第2モータジェネレータ8が待機状態に制御されたことを表示する待機状態表示ランプ30とが接続されている。
【0034】
次に、この発明の制御ルーチンの一例を図1に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、運転者によりイグニッションキー20が挿入孔21に挿入されてロック位置に停止される。この状態では、バッテリ24と電子制御装置26との間の回路のスイッチがオフされているため、起動処理が行われない。つまり、バッテリ24とインバータ23およびインバータ25との間の回路のスイッチがオフされ、第1モータジェネレータ2および第2モータジェネレータ8が停止している。また、エンジン1も停止している。これらの構成要素の状態は、イグニッションキー20がアクセサリー位置に操作された場合も同様に維持される。
【0035】
つぎに、イグニッションキー20がオン位置に操作されると、バッテリ24と電子制御装置26との間の回路のスイッチがオンされて起動処理が開始され、まず、電子制御装置26によりシステム全体の機能が自己診断される(ステップ1)。自己診断の結果、システム構成要素のどこにも異常がなければ各種のセンサから電子制御装置26に入力される信号に基づいてデータの読み込みが行われるとともに(ステップ2)、自動変速機4のシフトポジションが非走行レンジ、つまり、パーキングレンジまたはニュートラルレンジにあるか否かが判断される(ステップ3)。
【0036】
ステップ3で否定判断された場合、例えば車両が既に走行していれば起動処理を行う必要性がないため、この制御ルーチンを終了する。また、ステップ3で肯定判断された場合は、シフト装置12を非走行レンジから走行レンジに切り換える操作が行われたか否かが判断される(ステップ4)。このステップ4の判断は、シフトボタン17が押されてシフト装置12から出力される信号P2の有無に基づいて行われる。
【0037】
前述のように、シフト装置12はシフトロック機構を備えており、並行してブレーキペダルが踏み込まなれなければシフトボタン17を押すことができないため、このステップ4ではブレーキペダルが踏み込まれたか否かも判断される。
【0038】
ステップ4で否定判断された場合、つまり、シフトボタン17の信号P2がなければシフトレバー16が非走行レンジの状態に維持され、運転者の意図が車両を停止させておくことにあるため、この制御ルーチンを終了する。
【0039】
また、ステップ4で肯定判断された場合は、運転者に発進要求があり、ついでシフトレバー16が走行レンジに切り換えられる可能性があるため、バッテリ24とインバータ23との間のスイッチがオンされ、バッテリ24からインバータ23に給電されて第1モータジェネレータ2が待機状態に制御される(ステップ5)。
【0040】
その後、エンジン1の始動を許可するフラグが立てられる(ステップ6)。このフラグはエンジン1の起動の際、必ずチェックされるように別のサブルーチン(図示せず)でロジックが組まれており、イグニッションキー20のオフ操作によりキャンセルされるようになっている。
【0041】
そして、インバータ23が、第1モータジェネレータ2の出力軸を回転させるための準備が完了しているか否かが判断される(ステップ7)。この判断は、インバータ23の電圧信号などに基づいて行われる。ステップ7で肯定判断された場合は、エンジン1が始動許可状態にあり、かつ、第1モータジェネレータ2が起動状態にあることを表示する待機状態表示ランプ30が点灯され(ステップ8)、この制御ルーチンを終了する。上記ステップ1ないしステップ8が、この発明の電動機制御手段に相当する。
【0042】
また、ステップ8で否定判断された場合は、電子制御装置26により、インバータ23が正常か否かが判断され(ステップ9)、ステップ9で肯定判断された場合にはこの制御ルーチンを終了する。さらに、ステップ9で否定判断された場合は、システム異常ランプ29を点灯することで運転者に警告を促し(ステップ10)、この制御ルーチンを終了する。
【0043】
以上のように、図1の制御例によれば、イグニッションキー20がオン位置まで操作され、かつ、ブレーキペダルが踏み込まれ、かつ、非走行レンジから走行レンジに切り換える操作が行われた場合には、運転者による発進要求が成立しているものと判断して第1モータジェネレータ2が待機状態に制御され、かつ、エンジン1が始動許可状態に制御される。
【0044】
このため、例えば運転者がイグニッションキー20をスタート位置まで操作することを忘れた場合においても、ブレーキペダルを踏みながらシフトレバー16を非走行レンジから走行レンジに切り換え、その後、ブレーキペダルを戻してアクセルペダルを踏み込めば、第1モータジェネレータ2の出力軸が回転してトルクが出力され、車両が発進する。これと同時にエンジン1を始動する制御を行うことも可能である。
【0045】
したがって、シフトレバー16のレンジ切り換え操作のやり直しやイグニッションキー20を起動位置に操作することを省略でき、アクセルペダルを踏み込むだけの簡単な操作を行えば、第1モータジェネレータ2の出力トルクにより車両を迅速に発進させることができる。
【0046】
また、イグニッションキー20がオン位置に操作されていない場合には、制御ルーチンが終了されるため、イグニッションキー20がキーシリンダ19から抜き取られた場合や、車両を一時停車して非走行レンジに切り換え、イグニッションキー20がロックまたはアクセサリーに操作された場合には第1モータジェネレータ2が停止状態に制御される。そして、再び前記発進要求が成立した場合には、第1モータジェネレータ2が待機状態に制御されるため、違和感なく確実な発進操作が可能となる。
【0047】
なお、この制御ルーチンにおいて、発進要求が成立して第1モータジェネレータ2が待機状態に制御された場合でも、アクセルペダルを踏み込まない限り第1モータジェネレータ2の出力軸からトルクが出力されないため、車両が不用意に発進する可能性はない。
【0048】
また、この起動制御装置において、シフトレバー16がパーキングレンジに設定された状態でイグニッションキー20がスタート位置まで操作された場合は、エンジン1の始動制御、または第1モータジェネレータ2の待機制御の少なくとも一方が行われることは勿論である。
【0049】
また、図1のステップ4で行われる、非走行レンジから走行レンジに切り換える操作の判断基準として、シフトボタン17の押込み信号P2およびシフトレバー17の走行レンジへの切り換え操作信号の両方を用いてもよいし、シフトレバー17の走行レンジへの切り換え操作信号のみを用いてもよい。
【0050】
なお、図1の制御例において、第1モータジェネレータ2の制御に並行して、第2モータジェネレータ8の停止状態・待機状態を制御することも可能である。また、この発明においては、電動機として力行機能のみを備えたモータを用いることも可能である。
【0051】
さらに、この発明は、電動機の出力を前輪または後輪のいずれか一方のみに伝達する二輪駆動方式の車両にも適用可能であるうえ、駆動力源として電動機のみを搭載した車両にも適用可能である。さらにまた、この発明に用いるシフト装置として公知のコラムシフト形式を採用することも可能である。
【0052】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、イグニッションキーが電動機を待機状態とするための起動位置まで操作されていない場合でも、イグニッションキーの操作のみでは前記電動機が待機状態とされない中間位置に前記イグニッションキーが挿入位置から操作され、かつ、シフト装置を走行レンジに切り換える操作が行われた場合には、電動機が待機状態に制御される。したがって、シフト装置のレンジ切り換え操作のやり直しおよびイグニッションキーを起動位置に操作することを省略でき、アクセルペダルを踏み込むだけの簡単な操作で電動機の出力軸からトルクが出力され、迅速に車両を発進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図2】この発明の一実施例であるハイブリッド方式の電気自動車の概略構成を示す平面図である。
【図3】この発明に用いるシフト装置の一実施例を示す斜視図である。
【図4】この発明に用いるイグニッション機構を示す概略的な斜視図である。
【図5】この発明の主要なシステム構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 エンジン
2 第1モータジェネレータ(電動機)
4 自動変速機
8 第2モータジェネレータ(電動機)
12 シフト装置
18 イグニッション機構
20 イグニッションキー
Claims (1)
- 車両を走行させる電動機と、前記電動機の出力側に接続された自動変速機と、この自動変速機を非走行レンジと走行レンジとに切り替えるシフト装置と、イグニッションキーが挿入される挿入位置および前記電動機を待機状態に制御する起動位置ならびに前記挿入位置と起動位置との間で前記イグニッションキーの操作のみでは前記電動機が待機状態にはされない中間位置が設定されたイグニッション機構とを有する走行用電動機を備えた車両の起動制御装置において、
前記イグニッションキーが前記挿入位置から前記中間位置に操作され、かつ、前記シフト装置を走行レンジに切り換える操作が行われた場合に前記電動機を待機状態に制御する電動機制御手段が備えられていることを特徴とする走行用電動機を備えた車両の起動制御装置。
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