JP6949420B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用制御装置に関する。

従来、エンジンを主駆動源とし、ＩＳＧ（integrated starter generator：インテグレーテッドスタータジェネレータ）を走行アシストに使用するハイブリッドシステムが知られている。

ＩＳＧは、電力の供給により動力を発生するモータ機能と動力を電力に回生するジェネレータ機能とを併有している。ＩＳＧは、モータ機能による走行アシストが可能であり、また、モータ機能によるエンジンのスタータとしての使用が可能に設けられている。ＩＳＧは、エンジン回転数をアイドル回転数付近またはそれ以上に高い回転数まで上昇させることができ、その上昇後の回転数にエンジン回転数を維持することができる。

特開２０１５−２０３３５０号公報

ＩＳＧによるエンジン始動時には、ＩＳＧがエンジン回転数をアイドル回転数付近またはそれ以上に高い回転数まで上昇させる。そのため、エンジンが完爆したか否かの判定に使用される閾値（完爆判定回転数）がスタータによるエンジン始動の場合よりも高い回転数に設定される。それゆえ、エンジンが完爆してもその始動時の燃焼状態が悪い場合、エンジン回転数が完爆判定回転数を超えず、ＩＳＧがオフされないため、ＩＳＧが無駄にオンされ続けることによる電力消費およびフィーリングの悪化が懸念される。

本発明の目的は、エンジン始動のために駆動されたモータを適切に停止させることができる、車両用制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る車両用制御装置は、エンジンおよびエンジンを始動させるためのモータを搭載した車両に用いられる制御装置であって、モータを駆動してエンジンの回転数を上昇させる始動手段と、始動手段によるモータの駆動開始から所定時間が経過した後、モータのトルクを低下させて、その低下後のエンジンの回転数の変化からモータの停止を決定する停止決定手段とを含む。

この構成によれば、エンジンの始動のためのモータの駆動開始から所定時間が経過すると、モータのトルクが下げられる。このとき、エンジンが既に完爆している場合には、エンジン回転数は、低下しないか、低下しても低下量が小さい。一方、エンジンが完爆していない場合には、モータのトルクが下げられると、エンジンの回転数が大きく低下する。そのため、モータのトルクを低下させた後のエンジン回転数の変化から、エンジンが完爆しているか否かを判定することができ、その判定の結果からモータの停止を決定することができる。その結果、エンジンが完爆している場合にモータを適切に停止させることができる。

本発明によれば、エンジン始動のために駆動されたモータを適切に停止させることができる。そのため、モータが無駄にオンされ続けることによる電力消費を抑制でき、エンジン始動時のフィーリングを改善することができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載された車両１の要部の構成を示す図である。 エンジンの始動時のＩＳＧトルクおよびエンジン回転数ＮＥ（完爆、未完爆）の時間変化を示す図である。 エンジン始動時の完爆および未完爆の他の判定手法を示すフローチャートである。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載された車両１の要部の構成を示す図である。

車両１は、エンジン１１を主駆動源とし、ＩＳＧ（integrated starter generator：インテグレーテッドスタータジェネレータ）１２を走行アシストに使用するハイブリッドシステムを搭載している。

エンジン１１は、たとえば、ガソリンエンジンである。エンジン１１には、エンジン１１の燃焼室への吸気量を調整するための電子スロットルバルブ、燃料を吸入空気に噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）および燃焼室内に電気放電を生じさせる点火プラグなどが設けられている。

ＩＳＧ１２は、電力の供給により動力を発生するモータ機能と動力を電力に回生するジェネレータ機能とを併有している。ＩＳＧ１２は、モータ機能による走行アシストが可能であり、また、モータ機能によるエンジン１１のスタータとしての使用が可能に設けられている。ＩＳＧ１２がモータとして機能するときには、１２Ｖ（ボルト）の鉛電池からなるメインバッテリ（図示せず）とは別に設けられたアシスト用サブバッテリ１３からインバータを介してＩＳＧ１２に電力が供給される。ＩＳＧ１２がジェネレータとして機能するときには、ＩＳＧ１２による発電電力がＩＳＧ１２からインバータを介してアシスト用サブバッテリ１３に供給される。

車両１には、マイコン（マイクロコントローラユニット）を含む構成のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が備えられている。マイコンには、たとえば、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ、データフラッシュ（フラッシュメモリ）などが内蔵されている。図１には、エンジン１１およびＩＳＧ１２を制御するための１つのＥＣＵ２１のみが示されているが、車両１には、各部を制御するため、ＥＣＵ２１と同様の構成を有する複数のＥＣＵが搭載されている。ＥＣＵ２１を含む複数のＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。

ＥＣＵ２１には、制御に必要な各種センサが接続されている。その一例として、ＥＣＵ２１には、エンジン１１の回転（クランクシャフトの回転）に同期したパルス信号を検出信号として出力するエンジン回転センサ２２が接続されている。

ＥＣＵ２１は、エンジン回転センサ２２の検出信号から、エンジン１１の回転数（エンジン回転数）を取得（検出）する。ＥＣＵ２１は、各種センサの検出信号から取得した情報および／または他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づいて、エンジン１１の始動、停止および出力調整などのため、エンジン１１の電子スロットルバルブ、インジェクタおよび点火プラグ、ならびにＩＳＧ１２などを制御する。また、ＥＣＵ２１は、アシスト用サブバッテリ１３の充電残量であるバッテリ残量を算出し、アシスト用サブバッテリ１３の充電容量（満充電量）に対するバッテリ残量の比率であるＳＯＣ（State Of Charge）に基づいて、ＩＳＧ１２による発電およびＩＳＧ１２による走行アシストを制御する。

＜エンジン始動制御＞
図２は、エンジン１１の始動時のＩＳＧ１２の出力トルクおよびエンジン回転数ＮＥ（完爆、未完爆）の時間変化を示す図である。

エンジン１１の始動に際しては、ＩＳＧ１２がスタータとして使用される。ＩＳＧ１２への電力の供給が開始されて（時刻Ｔ１）、ＩＳＧ１２のトルク（ＩＳＧトルク）がエンジン１１のクランクシャフトに入力されると、そのトルクによりエンジン１１がクランキングされる。そして、エンジン１１がクランキングされながら点火プラグがスパークされる。

クランキングにより、エンジン１１のエンジン回転数は、エンジン１１の完爆の判定基準となる回転数（完爆判定回転数）付近まで上昇する。エンジン１１が正常に始動する場合、エンジン１１がクランキングされながら点火プラグがスパークされることにより、エンジン１１が完爆して、図２に二点鎖線で示されるように、エンジン回転数が完爆判定回転数以上に上昇する。ところが、エンジン１１の始動時の燃焼状態が悪い場合には、エンジン１１が完爆しても、図２に実線で示されるように、エンジン回転数が完爆判定回転数以上に上昇しない場合がある。

ＩＳＧ１２の駆動開始（始動）から所定時間が経過すると、ＩＳＧトルクが下げられる（時刻Ｔ２）。このとき、エンジン１１の始動に必要なエンジン回転数は確保される。エンジン１１が完爆している場合には、たとえエンジン１１の燃焼状態が悪くても、エンジン回転数が大きくは低下しない。一方、エンジン１１が完爆していない場合、ＩＳＧトルクのダウンに応じてエンジン回転数が大きく低下する。

ＩＳＧトルクのダウンに応じてエンジン回転数が所定回転数以上低下した場合、ＥＣＵ２１により、エンジン１１が完爆していないと判定される。そして、ＩＳＧトルクが再び上げられて（時刻Ｔ３）、エンジン１１のクランキングが続けられる。

ＩＳＧトルクが下げられてもエンジン回転数が低下しないか、低下しても低下幅が所定回転数未満である場合、ＥＣＵ２１により、エンジン１１が完爆したと判定されて、ＩＳＧ１２が停止される（時刻Ｔ３）。

＜作用効果＞
以上のように、エンジン１１の始動のためのＩＳＧ１２の駆動開始から所定時間が経過すると、ＩＳＧ１２のトルクが下げられる。このとき、エンジン１１が既に完爆している場合には、エンジン回転数は、低下しないか、低下しても低下量が小さい。一方、エンジン１１が完爆していない場合には、ＩＳＧ１２のトルクが下げられると、エンジン回転数が大きく低下する。そのため、ＩＳＧ１２のトルクを低下させた後のエンジン回転数の変化から、エンジン１１が完爆しているか否かを判定することができ、その判定の結果からＩＳＧ１２の停止を決定することができる。その結果、エンジン１１が完爆している場合にＩＳＧ１２を適切に停止させることができ、ＩＳＧ１２が無駄にオンされ続けることによる電力消費を抑制できる。また、エンジン１１始動時のフィーリングを改善することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、エンジン１１が未完爆の状態でＩＳＧトルクが下げられると、エンジン回転数が大きく低下し、エンジン１１が完爆の状態でＩＳＧトルクが下げられても、エンジン回転数が大きくは低下しないことから、ＩＳＧトルクが下げられた後のエンジン１１の回転加速度の変化からエンジン１１の完爆および未完爆（ＩＳＧ１２の停止および駆動継続）が判定されてもよい。

具体的には、図８に示されるように、ＩＳＧ１２がスタータとして始動され（ステップＳ１）、その始動から所定時間が経過すると（ステップＳ２のＹＥＳ）、ＩＳＧトルクが下げられる（ステップＳ３）。このＩＳＧトルクのダウンに応じたエンジン１１の回転加速度の変化が閾値未満であった場合には（ステップＳ４のＹＥＳ）、エンジン１１が完爆していると判定され（ステップＳ５）、エンジン１１の回転加速度の変化が閾値以上であった場合には（ステップＳ４のＮＯ）、エンジン１１が未完爆であると判定されてもよい（ステップＳ６）。

エンジン１１が未完爆の場合に、回転数の変化よりも回転加速度の変化が早く現れるので、回転加速度の変化からエンジン１１の完爆および未完爆を判定する手法では、その判定に要する時間の短縮を図ることができる。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：車両
１１：エンジン
１２：ＩＳＧ（モータ）
２１：ＥＣＵ（制御装置）

Claims (1)

1. エンジンおよび前記エンジンを始動させるためのモータを搭載した車両に用いられる制御装置であって、
   前記モータを駆動して前記エンジンの回転数を上昇させる始動手段と、
   前記始動手段による前記モータの駆動開始から所定時間が経過した後、前記モータのトルクを低下させて、その低下後の前記エンジンの回転加速度の変化が閾値未満であった場合に前記モータの停止を決定する停止決定手段とを含む、車両用制御装置。

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