JP3894272B2 - ハイブリッド車 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動力源としてガソリンエンジンと電気モータとを組み合わせたハイブリッド車においては、基本的には低速域ではエンジンを停止させてモータ走行とし、中・高速域ではエンジンを動作させてモータと併用させた走行としている。エンジンを停止させてモータにより走行しているときに例えば、加速する場合、エンジンを始動させてトルクを補うようにしている。ところで、停止しているエンジンは、起動する際に最初の圧縮乗り越えトルク（圧縮行程で停止している気筒が圧縮上死点を乗り越えるまでに必要なトルク）が大きい。一方、前記モータは、小型・軽量化、コストダウン等を図るために必要最小限の性能（容量）を確保するものが使用されている。このため、モータ走行（エンジン停止）からのエンジン始動、加速においては、加速初期のモータトルクをエンジンの始動と車両加速用に分配しながらの加速となり、加速性が悪くなる。
【０００３】
ハイブリッド車において、エンジンの始動時にモータの負荷を補助する手段として、例えば、特開平１１−２７０４４５号公報に、エンジンとモータジェネレータと始動モータとを備えたハイブリッド車において、エンジン始動時にモータジェネレータと始動モータとによりエンジンを始動させて、エンジンに対するモータジェネレータの負荷を低減する技術が開示されている。この技術は、エンジン温度が暖機状態に相当する所定温度以上の始動状態のときは、モータジェネレータ（以下「モータ」という）のみをモータとして起動させ、所定温度未満の始動状態のときには、始動モータ及びモータの両方を起動させてモータのアシスト負荷を軽減するようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術によれば、モータに係わるエンジン負荷は、冷態時で大きいものの、エンジン温度如何に関わらずエンジンの圧縮上死点近傍では圧縮反力を受けて一時的にモータに係わるエンジン負荷が増大する。特に、エンジンがイナーシャトルクを殆ど有していない始動時の最初の圧縮行程における上死点乗り越え時には、エンジン負荷の上昇が大きいためモータのエンジン始動仕事分が増大して車両の駆動力が低下し、加速時では加速性能が悪化してドライバビリティが悪化する虞がある。従って、上記従来の技術は、エンジンの始動時の温度のみを考慮しているために、加速初期のモータトルクをエンジンの始動と車両の加速用に分配しながらの加速性が悪いという問題を解決することができない。
【０００５】
このため、本発明では、エンジン始動初期のモータのエンジン起動仕事分を低減させてドライバビリティの向上を図るようにしたハイブリッド車を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、エンジンとモータとを備えたハイブリッド車にエンジンの起動のみを補助する始動モータを搭載し、始動判定手段により前記エンジンが停止している状態から起動する場合に始動条件が成立したか否かを判断し、始動条件が成立したときには、前記始動モータを駆動して前記モータと共に前記エンジンを起動させる。始動モータは、エンジンが停止している状態から起動する際に最初の圧縮行程における上死点前のクランク角度が所定角である場合または所定角より下死点側にある場合は最初の圧縮乗り越え時におけるトルク補助を行う。
また、始動モータは、エンジンが停止している状態から起動する際に最初の圧縮行程におけるクランク角度が所定角より上死点側である場合は始動から２回分の圧縮乗り越え時におけるトルク補助を行う。
これにより、前記モータのエンジン起動時仕事分が低減し、そのトルク分を車両加速用トルクに配分することができ、加速応答が向上する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。
図１は、本発明に係るハイブリッド車の概略構成図である。図１に示すようにハイブリッド車は、エンジン１と、走行用モータ（主モータ）２を備えており、エンジン１の出力軸（クランク軸）は、クラッチ３を介してモータ２の回転軸の一端に直結可能とされている。モータ２の回転軸の他端は、例えば、無段変速機（ＣＶＴ）４の入力軸に連結され、当該無段変速機４の出力軸は、発進クラッチ５を介して後輪７、７の差動装置（デフ）６に直結される。
【０００８】
始動モータモータ８は、エンジン１に取り付けられており、その回転軸に設けられているピニオン９がエンジン１の出力軸に装着されているリングギヤ１０と噛合可能とされている。この始動モータ８は、エンジン１の始動時においてのみピニオン９がリングギヤ１０と噛合して、エンジン１の回転軸を回転駆動する。従って、始動モータ８は、通常の始動用モータ同様に小型のモータとされている。
【０００９】
電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）１２は、エンジン１の始動条件判定手段、及びエンジン１、主モータ２、クラッチ３、始動モータ８等を制御する制御手段を備え、車速センサ１５、アクセルペダルセンサ１６、エンジン回転センサ１７、クランク角センサ１８等からの信号を入力して、エンジン１の始動条件を判定し、始動条件が成立したときには、クラッチ３を接続してエンジン１をモータ２に直結すると共に、エンジン１の始動時においてのみモータ８を駆動制御する。
【００１０】
以下に作用を説明する。
先ず、制御の概要を説明する。図２の実線Ｉに示すように車両がエンジン１を停止させて（エンジン回転数Ｎｅ＝0、実線Ｉ）モータ２により（モータ回転数Ｎｍ＝ａ、実線II）車速Ｖａで定速走行している（実線III）ときに、時刻ｔ1において加速をすべくアクセルペダルが踏み込まれると、これに伴いアクセルペダルセンサ１６から入力されるアクセル信号が増加する。ＥＣＵ１２は、このアクセルペダル信号の増加により加速をすべきと判定し、モータ２のトルクを上げる（実線IVａ）と共にクラッチ３を接続してモータ２とエンジン１とを直結し、モータ２によりエンジン１を始動させ、同時に始動モータ８を駆動してエンジン１の起動時におけるモータ２のトルクを補助する。即ち、始動モータ８により、エンジン起動時の最初の圧縮行程における圧縮乗り越えトルクを補助する。これにより、実線Ｖａで示すように起動時におけるエンジンの圧縮乗り越えトルクが補助される。モータ２は、前記圧縮乗り越えの後トルクが徐々に小さくなり（実線IVｂ）、所定のトルクに制御される。一方、エンジン１のトルクは、始動後上昇して所定のトルクに制御される（実線Ｖb）。これにより、モータ２の加速初期におけるエンジン起動仕事分（トルク）の低減が抑えられ、車両の加速度特に初期加速度が大きくなる（実線VI）。そして、エンジン１、モータ２の回転数Ｎｅ、Ｎｍが上昇し（実線Ｉ、II）、これに伴い車速が上昇する（実線III）。
【００１１】
図２において、点線Vａ’は、エンジン１の最初の圧縮行程における圧縮乗り越えトルク（負荷トルク）を示し、モータにより始動補助を行わない場合には、点線IVｂ’で示すようにモータ２のトルクの上昇時間を長くする必要があり、モータ２や電源（バッテリ）の過負荷状態が長くなる。そして、前記始動補助を行わない場合には、エンジン回転数、モータ回転数、車速、車両加速度は、夫々点線Ｉ’、II’、III’、VI’のようになる。従って、始動モータ８による始動補助を行うことにより、車速Ｖがアクセルペダルの踏み込みに応じて良好に追従し、ドライバビリティ（車両の加速性能）を向上させることができる。
【００１２】
次に、図３及び図４に示すフローチャートにより制御手順を詳細に説明する。ＥＣＵ１２は、停止中のエンジン１の圧縮行程にある気筒（以下「圧縮行程気筒」という）の情報、及びその気筒の停止クランク角度を記憶装置に記憶している。この情報は、エンジン停止直前にクランク角センサ１８により検出されたクランク角信号とカム角センサ（図示せず）により検出された圧縮上死点（ＴＤＣ）信号とに基づいて算出され、エンジン自動停止時は勿論、イグニッションスイッチがオフ操作された駐車時においても前記記憶装置に保持される。
【００１３】
図３のフローチャートにおいて、ＥＣＵ１２は、エンジン１を始動する場合、当該エンジン１が停止しているか否かを判別し（ステップＳ１）、エンジン１が停止していないときには当該制御を終了し、エンジン1が停止しているときには当該エンジン１の停止時における上死点前のクランク角度（ＢＴＤＣ）が所定の角度α（例えば、５０°）よりも小さいか否かを判別し（ステップＳ２）、小さいときにはステップＳ３に、小さくないときにはステップＳ４に進む。ステップＳ３では、始動モータ８の補助行程を２行程として、２回の圧縮乗り越えの間始動モータ８を駆動すべくセットする。これは、エンジン停止時における上死点前クランク角度（ＢＴＤＣ）が所定の角度αよりも小さいときには、当該圧縮行程気筒が失火する虞があり、これを避けるために次の圧縮行程にある気筒を圧縮上死点まで回転させて完全に点火させる。従って、この場合には、エンジン１の始動に際して２回の圧縮乗り越えを行うことが必要となる。また、ステップＳ４では、始動モータ８の補助行程を１行程として、１回（最初）の圧縮乗り越えの間だけ始動モータ８を駆動すべくセットする。これは、エンジン停止時の上死点前クランク角度（ＢＴＤＣ）が所定の角度αよりも小さくないときには、当該圧縮行程気筒が点火可能であり、従って、この場合には、エンジン１の始動に際して最初（１回）の圧縮乗り越えの間始動補助を行えばよい。
【００１４】
ＥＣＵ１２は、ステップＳ３、又はステップＳ４により始動モータ８の補助行程を１行程、又は２行程にセットした後、走行中におけるエンジン１の始動であるか否かを判定する（ステップＳ５）。この走行中における始動条件であるか否かの判定は、車速センサ１５からの車速信号及びアクセルペダルセンサ１７からの信号により判定する（ステップＳ５）。即ち、ＥＣＵ１２は、走行中にアクセルペダルが踏み込まれて加速操作が行われたときや、登り坂においてアクセルペダルが踏み込まれたとき等には、走行中の始動条件であると判定し、走行中であることを示すフラグをセットし（ステップＳ６）、走行中の始動条件でないとき即ち、車両の停止時にエンジン１を始動するときには走行中始動フラグをリセットする（ステップＳ７）。
【００１５】
図４に示すフローチャートにおいて、ＥＣＵ１２は、走行中始動フラグがセットされているか否かを判定し（ステップＳ８）、走行中フラグがセットされていないときには当該制御を終了し、セットされているときにはクラッチ３を動作させてエンジン１とモータ（主モータ）２とを直結し（ステップＳ９）、当該モータ２によりエンジン１を始動すると共に始動モータ８を駆動してエンジン１の起動を補助する（ステップＳ１０）。ＥＣＵ１２は、始動モータ８による１回又は２回の補助行程が経過（終了）したか否かを判定し（ステップＳ１１）、補助行程が経過していないときには始動モータ８による始動補助を続行し（ステップＳ１２）、補助行程が経過したときには始動モータ８による始動補助を終了する（ステップＳ１３）。即ち、始動モータ８によるエンジン１の始動補助は、クランク角度信号が最初の圧縮行程気筒の上死点、又は次の圧縮行程気筒の上死点で終了する。次いで、ＥＣＵ１２は、エンジン回転数が所定値を超えたか否かを判定し（ステップＳ１４）、超えたときには、エンジン１が始動したものと判定して走行中始動フラグをリセットし（ステップＳ１５）、超えていないときにはエンジン１が始動していないものと判定して前記制御を繰り返す。
【００１６】
このように、モータ２による走行中にエンジン１を始動する時に当該エンジン１の最初の圧縮トルク乗り越えを始動モータ８で補助し、モータ２のエンジン起動仕事分を減らすことで、車両の加速応答を向上させることが可能である。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジンとモータとを備えたハイブリッド車にエンジンの起動のみを補助する始動モータを搭載し、始動判定手段により前記エンジンが停止している状態から起動する場合に始動条件が成立したか否かを判断し、始動条件が成立したときには前記始動モータを駆動して前記モータと共に前記エンジンを起動させることで、前記エンジンの始動初期に前記モータのエンジン起動仕事分を低減させることができ、特に、前記エンジンを停止させ前記モータによる走行からエンジン始動させて加速する場合に、前記モータの起動仕事分を減らすことができ、車両の加速応答性の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るハイブリッド車の概略構成図である。
【図２】図１に示すハイブリッド車のタイムチャートを示す図である。
【図３】図１に示すハイブリッド車の制御手順を示すフローチャートの一部である。
【図４】図３に示すフローチャートの残部である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ モータ（走行用モータ）
３ クラッチ
１２ 電子制御装置（始動条件判定手段、制御手段）

Claims (1)

1. エンジンとモータとを備えたハイブリッド車において、
   前記エンジンの始動を補助する始動モータと、
   前記エンジンの回転停止時に始動条件が成立したか否かを判定する始動条件判定手段と、
   前記エンジンの回転停止時に圧縮行程にある気筒を検出する圧縮行程気筒検出手段と、
   該圧縮行程気筒検出手段により検出された圧縮行程にある気筒における上死点前のクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、
   前記始動条件判定手段により前記エンジンの始動条件が判定されると、前記モータを駆動して前記エンジンを始動すると共に、前記クランク角度検出手段により検出されたクランク角度が所定角度である場合または所定角度より下死点側にある場合は始動から該圧縮行程気筒が上死点を乗り越えるまでの間、前記クランク角度が前記所定角度より上死点側にある場合は始動から前記エンジンの回転停止時に圧縮行程にある気筒の次に圧縮行程となる気筒が上死点を乗り越えるまでの間、前記始動モータを駆動して始動を補助する制御手段と
   を備えたことを特徴とするハイブリット車。

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