JP3584625B2 - 走行用電動機を備えた車両の起動制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

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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