JP2001140673A - エンジンの停止・始動制御装置 - Google Patents
エンジンの停止・始動制御装置Info
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Abstract
によって、運転者に与える違和感、不快感を低減し、車
両のドライバビリティーを向上させる。 【解決手段】 シフト位置が走行ポジションの場合にお
いても、所定の停止条件が成立したときにエンジンを停
止し、所定の始動条件が成立したときにエンジンを始動
する車両に採用される、エンジンの停止・始動制御装置
において、車両の前記シフト位置を検出し、このシフト
位置が走行ポジションの場合には、エンジンの始動条件
をエンジンが始動し難い側に変更する。このように構成
すれば、走行ポジション時のエンジン始動回数が、非走
行ポジション時側に合理的に振り分けられられる。
Description
ポジションの場合においても、所定の停止条件が成立し
たときにエンジンを停止し、所定の始動条件が成立した
ときにエンジンを(再)始動する車両に採用される、エ
ンジンの停止・始動制御装置に関する。
費を向上させる技術として、運転中にエンジンを停止・
始動制御する装置が提案されている。このエンジンの停
止・始動制御装置は、いわゆるハイブリット車両等に多
く用いられ、以下に説明するように車両運転中において
エンジンを一時的に停止し、又は始動する。
リットシステム1の一例が示されている。
2と、このエンジン2のクランク軸に連結されるモータ
ジェネレータ6と、このモータジェネレータ6の出力軸
に連結される変速機4と、モータジェネレータ6と電力
をやりとりするバッテリ8及びインバータ10と、を備
える。
2とモータジェネレータ6の双方で車輪を直接駆動する
ことができ、又、エンジン2のみ、モータジェネレータ
6のみでも車輪を駆動することができる、いわゆるパラ
レルハイブリットシステムである。エンジン2のみで車
輪を駆動する場合には、モータジェネレータ6は発電機
として作用し、インバータ10を介してバッテリ8が充
電しながら走行することができる。
エンジン2の停止・始動制御装置は、主としてコントロ
ーラ12による制御で実現され、車両のシフト位置が走
行ポジションの場合においても、所定の停止条件が成立
したときにエンジン2を停止し、所定の始動条件が成立
したときにエンジン2を始動する。このコントローラ1
2は、エンジン2の運転時間をできるだけ短くし、且つ
エンジン2を最も効率の良い状態で運転することによ
り、既存のガソリンエンジンのみの車両よりも燃費の向
上と低エミッション化を実現する。更には、モータのみ
で車輪を駆動する電気自動車に見られる行続距離の制約
や外部充電の手間も解消している。
えば車両が要求する電気負荷(モータジェネレータ6の
駆動やエアコンの作動等に基づく)と、アクセルペダル
の踏み込み量と車速等から求める車輪の仕事量との和
(以下要求パワーと呼ぶ)から決定されるものであり、
この要求パワーが始動条件として設定した閾値より上回
った場合にはエンジン2が始動され、要求パワーが停止
条件として設定した閾値より下回った場合にはエンジン
2が停止されるようになっている。
エンジン2の停止・始動制御装置は、車両のシフト位置
が走行ポジションであっても、所定の停止・始動条件が
成立すればエンジン2を停止・始動するものであるた
め、以下に示すような問題が生じていた。
ンであって、エンジン2が停止しモータジェネレータ6
のみの駆動によって走行している状態で、所定の始動条
件が成立した場合には、停止・始動制御装置によってエ
ンジン2が始動されるので、この始動に伴う車両の振動
によってドライバビリティが悪化した。又、エンジン2
の駆動力がモータジェネレータ6の駆動力に追加される
ため、運転者に加速ショック(場合によっては減速ショ
ック)を与えることがあり、特に、定常走行時や低速走
行時において運転者に強い違和感を与えていた。
で車速が零の場合、即ち、アクセルを解放しブレーキを
踏んでいる場合等で、上記のようにエンジンが始動する
と、運転者はそのエンジンの振動を敏感に反応し違和感
を感じていた。又、車両が停止している最中に車輪に伝
わるショックは、運転者に不快感を与える要因にもなっ
ていた。
のであり、エンジンの始動に伴う運転者に与える違和
感、不快感を極力減少させてドライバビリティを向上さ
せるエンジンの停止・始動制御装置を提供することを目
的としている。
走行ポジションの場合においても、所定の停止条件が成
立したときにエンジンを停止し、所定の始動条件が成立
したときにエンジンを始動する車両に採用されるエンジ
ンの停止・始動制御装置において、車両のシフト位置を
検出する手段と、シフト位置が走行ポジションの場合に
は、始動条件をエンジンが始動し難い側に変更する手段
と、を備えることで上記目的を達成するものである。
ジションの場合と比較して、走行ポジションの場合には
エンジンの始動条件が始動し難い側に切り換えられるた
め、走行ポジションにおけるエンジンの始動回数を極力
少なくすることができ、運転者に与える違和感の低減が
図られる。つまり、シフト位置が走行ポジションにあっ
て、エンジンの駆動力が車両を走行させる駆動力として
直接反映し得るような状態のときは、運転者に不快感を
与える恐れが強いためエンジンの始動を極力回避し、一
方で、クラッチが解放される等によりエンジンの始動が
車輪の駆動力として反映しないニュートラルポジション
等においては、相対的にエンジンを始動し易くすること
が可能になる。即ち、エンジンの始動回数のシフト位置
による合理的な振り分けが達成される。
ョンの場合に始動条件をエンジンが始動し難い側に変更
するものであることから、どうしてもエンジンの始動が
必要な状況にあっては確実にエンジンが始動されるた
め、バッテリの充電不良や車両の加速不良等が生じる心
配はない。
ン且つ車両の車速が零に近い所定値以下の場合に、始動
条件をエンジンが始動し難い側に変更するという構成と
してもよい。
とんど停止した状態において、エンジンの始動に伴う運
転者に与える違和感の防止に着目したものである。
が車速が零であることを正確には検出できないため、設
計上の都合により、「車速が零に近い所定値以下」であ
ることをもって車両の停止状態を判断するような場合を
本発明は含んでいる。
ジション等の場合にエンジンが始動される頻度を減ら
し、運転者に与える違和感を極力少なくするものである
が、以下のようにして更に違和感を減少させるようにし
てもよい。
置において、車両のシフト位置を検出する手段と、始動
条件が成立した場合にエンジンを始動する手段と、シフ
ト位置が走行ポジションにおいてエンジンを始動する場
合には、車両の駆動輪のトルクの立ち上がりが緩やかと
なるように切り換えるトルク切換え手段と、を備えるよ
うにしてもよい。
ンが始動されたことによる駆動輪の急激なトルクの立ち
上がり、即ち始動ショックが緩和されるので、運転者に
与える違和感が更に更に低減される。
となるように切り換えるには、例えば、エンジンと駆動
輪との間に配置されるクラッチを徐々に連結するように
してもよく、又、エンジン始動時にクラッチが既に連結
されている場合には、エンジン始動時に一旦解放させて
徐々に連結するようにしてもよい(電磁クラッチを使用
の場合等)。
出する手段を備えるようにし、前記シフト位置が走行ポ
ジション且つ車両の速度が零に近い所定値以下において
エンジンを始動する場合には、トルク切換え手段が、車
両の駆動軸のトルクの立ち上がりが緩やかとなるように
切換えても良い。
例えば、エンジンの始動回転の立上がりをなます(通常
のエンジン始動時と比較してゆっくりと回転速度を上昇
させる)ようにしてもよい。なお、上記「零に近い所定
値以下」の概念は、既に説明していたように、既存の車
速センサの多くが車速零を正確に検出することができな
いことを考慮したためである。もちろん、この「トルク
の立ち上がりを切換える」という発明は、前述した「シ
フト位置が走行ポジションの場合には、始動条件をエン
ジンが始動し難い側に変更する」という構成と掛け合せ
ることもできる。このようにすれば、既に説明した「エ
ンジンの始動回数のシフト位置による合理的な振り分
け」と、「始動ショックの緩和」とを容易な構成で両立
することができ、車両のドライバビリティーが大幅に向
上する。
御装置において、車両のシフト位置を検出する手段と、
シフト位置が後進ポジション以外の場合には、停止条件
が成立によりエンジンを停止し、始動条件が成立により
エンジンを始動すると共に、シフト位置が後進ポジショ
ンの場合には、エンジンを停止状態とすることを禁止す
る手段と、を備えるようにしてもよい。
位置が後進ポジションにおいては、上記の停止条件及び
始動条件の成立とは無関係にエンジンの停止状態が禁止
される(即ち、作動状態とされる)ため、そもそも停止
・再始動自体が発生しない。従って、「エンジンを始動
させない」ことによる不具合が発生することもなく、且
つ、例えば車両を車庫に入れる場合において、後進中に
エンジンが停止して操作性が悪化したりすることもな
く、又、当然に、再始動に伴うショックが発生して運転
者に違和感を与えることもない。
態を検出する手段と、エンジンが停止状態においてシフ
ト位置が後進ポジションに切り換えられた際には、後進
ポジションの状態が所定時間継続された場合にエンジン
の停止状態を禁止する手段と、を備えるようにしてもよ
い。
ポジション(R)を通過するだけの場合、つまり、ニュ
ートラルポジション(N)からパーキングポジション
(P)に移動させる場合等において、エンジンの始動と
停止が繰り返されることが防止され、一方で、後進ポジ
ションの状態が所定時間継続された場合、即ち運転者が
車両を後進させる意思を有する場合にはエンジンを確実
に作動状態にすることが可能になる。同様に、車両の停
車ポジションを微妙に調節するために、シフト位置を前
進ポジションと後進ポジションとの間で素早く切り換え
る場合等においても無用なエンジンの停止・始動が防止
される。
る」とは、クランク軸の回転が停止する場合のみなら
ず、エンジンの燃料がカット又は制限されて、モータの
駆動力や慣性力によって単に空転(燃焼を伴わない状態
を意味する)する場合も含むものである。又、「停止状
態」とは、上記の「停止し」た後、その状態が継続され
ていることをいう。
るエンジンの停止・始動制御装置について詳細に説明す
る。
本発明の例に係る停止・始動制御装置をハイブリット自
動車に適用した場合のものである。
テム18には、エンジン22と、このエンジン22のク
ランク軸に連結されるモータジェネレータ26と、この
モータジェネレータ26の出力軸に対して電磁クラッチ
34を介して連結される変速機24と、この変速機24
の出力軸に作動歯車装置32を介して連結される車輪3
6と、前記モータジェネレータ26に、インバータ30
を介して接続される蓄・放電手段であるバッテリ28
と、が備えられている。この基本構造は先の従来例と同
様である。
として以外にも、車輪36を駆動するモータとして機能
するものであり、変速機24の出力軸及び作動歯車装置
32に動力を伝達する回転軸と連結されている。発電機
としての機能時、車両の惰行時あるいは制動時において
車輪36側から伝達される惰行あるいは制動エネルギを
回生し、又、バッテリ28の充電量が不足したときには
エンジン出力により駆動されて発電を行い、バッテリ2
8の充電に寄与する。モータとしての機能時は、バッテ
リ28からの供給電力により回転し、この回転力により
車輪36を駆動して車両を走行させる。なお、この実施
形態では、走行ポジションで車両が停止しているときか
らの再始動は、モータジェネレータ26によって立上り
をなましながら行う(後述)。
り換えられることにより、モータジェネレータ26で発
電された交流電流を直流電流に変換してバッテリ28を
充電する。一方で、バッテリ28からの直流電流をモー
タ駆動用の交流電流に変換してモータジェネレータ26
を駆動するものである。
り、この変速機24と隣接する電磁クラッチ34はクラ
ッチ制御ユニット40によって制御されている。
動制御装置を設けるハイブリットシステムの概略構成で
ある。次に、このシステムでの停止・始動制御について
説明する。
御装置は、図1に示すコントローラ20を有しており、
このコントローラ20には車速、バッテリ28の電圧
値、シフトレバー42のシフト位置を検出するシフトセ
ンサ44によるシフトポジション情報、エンジン22の
作動状態、アクセル46のアクセルセンサ48からのア
クセル踏み込み量情報等が入力されている。又、コント
ローラ20は、シフト位置が後進ポジションに切り換え
られた時点からの経過時間及び、後述ポジションから他
のポジションに切換えられた時点からの経過時間が分か
るように構成されている。
基づいてエンジン22、インバータ30、クラッチ3
4、スタータ38、クラッチ制御ユニット40、等に対
して制御信号を出力するように構成されている。このコ
ントローラ20は、自動車の各構成の制御用の電子制御
装置(ECU)に用いられるものと同様のマイクロコン
ピュータを用いて構成すればよい。以下、コントローラ
20の制御内容について詳細に説明する。
いてエンジン22に必要とされる要求パワーSを算出す
る。この要求パワーSは、現在の車速とアクセル踏み込
み量等から求まる走行仕事量と、バッテリ28の電圧値
やエアコン等の各種電気機器の使用状態等から求まる電
気負荷との和を基準にして算出される。
を始動する場合には、図2に示されるように、エンジン
22が作動状態か否かを検出し(ステップ100)、エ
ンジン22が非作動状態(エンジン停止中)であればス
テップ102に進む。ステップ102では車両のシフト
位置が走行ポジション(D、R、2、1)が否かを判断
し、走行ポジションの場合にはステップ104に進み、
車速が零か否かを判断する。この判断が正、即ち車速が
零の場合にはステップ106に進み、エンジン始動判定
閾値PをP2にセットし、次のステップ108に進む。
ーSがエンジン始動判定閾値Pより大きいか否かを判断
し、大きければエンジンを始動する(ステップ11
0)。
が非走行ポジション(P、N)の場合や、ステップ10
4における車速が零でない場合にはステップ112に進
み、エンジン始動判定閾値PをP1にセットし、ステッ
プ114においてエンジン要求パワーSがエンジン始動
判定閾値Pより大きいか否かを判断する。この判断にお
いて、正、即ちエンジン要求パワーSが閾値Pを上回っ
ている場合にはステップ116においてエンジンを始動
する。
は、ステップ112における閾値P1よりも大きく設定
されている。つまり、エンジン22の始動判断におい
て、シフトポジションが非走行ポジション(P、N)の
場合を通常状態と考えると、走行ポジション且つ車速が
零においてエンジンを始動する場合には、始動条件(始
動判定閾値P)が通常よりエンジンが始動し難い側に変
更されている。
い場合と比較して、走行ポジションにおけるエンジンの
始動頻度が減少し、非走行ポジションにおけるエンジン
の始動頻度が増加する。走行ポジションにおいてのエン
ジン始動頻度を減少させたのは、シフト位置が走行ポジ
ションの場合には電磁クラッチ34が連結されているた
め、エンジンの始動のショックが車両に直接伝達し、運
転者に違和感を与えるからである。又、(他のハイブリ
ッドシステム構成において)もし油圧クラッチを採用し
た場合には、エンジン22が停止状態の場合には油圧ク
ラッチを制御する油圧ポンプも停止するので、走行ポジ
ションであってもクラッチ34は自然に解放されてしま
うが、この状態で、エンジン22が駆動されると、走行
ポジションであることから動力が伝達し得る状態を形成
するべく油圧クラッチに油圧が供給されるため、当然油
圧クラッチが係合状態となる。この結果、同様にエンジ
ン出力が車輪36にショックを与え、運転者に違和感を
与えることになる。
ポジションにおけるエンジン22の始動頻度が減少する
ため、運転者が違和感を感じる頻度も減少し、結果とし
てドライバビリティが向上する。
の始動処理(クランキング)について説明する。
始動処理方法は、非走行ポジションにおける通常のエン
ジン始動処理(ステップ116)と走行ポジションにお
けるエンジン始動処理(ステップ110)とで異なる制
御がなされている。図3の点線で示されるように、ステ
ップ116における通常のエンジン始動処理(非走行ポ
ジションにおける始動処理)の場合には、モータジェネ
レータ26によってエンジン22の回転数をできるだけ
早く上昇させ、短時間でエンジン22が始動するように
なっている。
ップ110におけるエンジン始動処理(走行ポジション
での始動処理)の場合は、モータジェネレータ26をコ
ントローラ20によって制御し、エンジン22の回転数
が(通常より)緩やかに上昇するようにしてエンジンを
始動する。このようにすると、エンジンが徐々に始動さ
れるので、結果として、車輪(駆動輪)36のトルクの
立ち上がりが緩やかとなり、運転者に与える始動ショッ
クが大幅に低減される。
を制御する以外にも、コントローラ20がクラッチ制御
ユニット40に対して、走行ポジション時のエンジン始
動であることを出力し、電磁クラッチ34をゆっくりと
係合させるように切り換えて、車輪36のトルクの立ち
上がりを緩やかにすることも可能である。このようにす
れば、エンジンの始動時ショックが車輪36に直接伝わ
ることがない。
停止・始動制御装置について説明する。なお、この停止
・始動制御装置を設けるハイブリットシステムの構成
は、既に第1実施形態で示したものと同様であるため説
明は省略し、以下、コントローラ20の制御内容につい
てのみ説明する。
実施形態において図2で示した制御内容とほぼ同様であ
るが、シフト位置が後進ポジションの場合だけ以下に示
すような独立した制御が行われる。
てシフト位置が後進ポジションと判断した場合にはステ
ップ202に進み、後進ポジション状態が時間T1継続
しているか否か判断する。この判断が正、即ち時間T1
継続されている場合にはステップ204に進み、エンジ
ン22が作動していなければエンジンを始動し(ステッ
プ208)、既にエンジン22が始動していればその状
態を維持して、その後のエンジン22の停止状態となる
のを禁止する。即ち、エンジン停止禁止フラグをオンに
する(ステップ206)。
ンにシフトチェンジした場合のエンジンの始動を防止す
る一方、実際に後進する場合、つまり後進ポジション状
態が所定時間T1継続している場合にはエンジン22を
早期に始動させ、(又、既にエンジン22が作動状態で
あればそれを維持し)安定した状態で車両を後進させる
ことができる。
既に説明した停止・始動条件とは無関係にエンジン22
の停止状態が禁止されているため、後進時にこれ以上の
エンジン22の停止・始動動作が繰り返されることがな
い。なお、後進ポジションでの走行距離は実際の車両の
走行距離に比べてほとんど零に等しいため、実際上の燃
費悪化の問題はほとんど生じない。
止禁止フラグの解除方法について図5を参照しながら説
明する。
いてエンジン停止禁止フラグがONか否かを判断する。
この判断において、正、即ちエンジン停止禁止フラグが
ONの場合はステップ222に進み、シフト位置が後
進ポジション(R)、シフト位置が駐車ポジション
(P)、シフト位置がRを除いた走行ポジション
(N、D、1、2)のいずれかであるかを判断し、の
後進ポジションの場合はエンジンの作動を継続する必要
があるのでこのルーティンを終了し、の駐車ポジショ
ンの場合は、エンジンを停止させても構わないので、ス
テップ224においてエンジン停止禁止フラグを解除す
る。
走行ポジションの場合には、ステップ226において後
進ポジション以外の状態が時間T2継続しているかを判
断する。この判断が正、即ち所定時間T2継続していれ
ば、ステップ224に進みエンジン停止禁止フラグを解
除し、反対に否、即ち時間T2継続していない場合には
本ルーティンを終了する。
おいては速やかにエンジンが停止可能とされ、又、エン
ジンが作動状態において、後進ポジションと、ニュート
ラルポジション又は前進ポジションとの間を頻繁に入れ
替える状況の場合には、エンジンの始動、停止の繰り返
しを防止することができる。この結果、特に車庫入れ等
において車両の位置を調整するために頻繁にシフトチェ
ンジが行われる場合であっても、容易にエンジン停止禁
止フラグが解除されないように構成されているため、運
転者に違和感を与えることがない。
ジンを停止する場合の制御であるため、時間T2は多少
長めに設定しておき、確実に前進走行状態等に移行した
後にエンジン停止禁止フラグを解除するようにすればよ
い。
20によるエンジン22の停止・始動制御によれば、通
常の後進時(R)にはエンジンの停止状態の禁止を維持
し、又、その後の停車時(P)及び通常の前進時(N、
D、2、1)においてはエンジン22が停止することを
許容することとし、一方でシフトチェンジが頻繁に行わ
れる状況においては、エンジンが始動しにくく、且つ一
旦始動したエンジンはできるだけ停止しないようにし
て、違和感のない滑らかな運転が達成されている。
で且つ車速が零のときに始動条件をエンジンが始動し難
い側に変更する場合を示したが、本発明はこれに限定さ
れず、車速とは無関係にシフト位置が走行ポジションの
場合に、始動条件をエンジンが始動し難い側に変更する
ようにしても良い。
によれば、シフト位置が走行ポジションにおけるエンジ
ンの始動に伴って発生する始動ショックの回数及びその
始動ショック自体を軽減することができるので、運転者
に与える違和感、不快感を極力押さえ、車両のドライバ
ビリティを向上させることができる。
始動制御装置が適用されるハイブリッドシステムの構成
を示すブロック図
チャート
ンのクランキング態様を示す線図
制御装置におけるエンジンの始動及び停止禁止制御を示
すフローチャート
禁止制御を解除する動作を示すフローチャート
れたハイブリッドシステムの構成を示すブロック図
Claims (7)
- 【請求項1】シフト位置が走行ポジションの場合におい
ても、所定の停止条件が成立したときにエンジンを停止
し、所定の始動条件が成立したときにエンジンを始動す
る車両に採用される、前記エンジンの停止・始動制御装
置において、 前記車両の前記シフト位置を検出する手段と、 該シフト位置が前記走行ポジションの場合には、前記始
動条件をエンジンが始動し難い側に変更する手段と、を
備えることを特徴とするエンジンの停止・始動制御装
置。 - 【請求項2】シフト位置が走行ポジションの場合におい
ても、所定の停止条件が成立したときにエンジンを停止
し、所定の始動条件が成立したときにエンジンを始動す
る車両に採用される、前記エンジンの停止・始動制御装
置において、 前記車両の前記シフト位置を検出する手段と、 前記車両の速度を検出する手段と、 前記シフト位置が走行ポジション且つ車両の速度が零に
近い所定値以下の場合には、前記始動条件をエンジンが
始動し難い側に変更する手段と、を備えることを特徴と
するエンジンの停止・始動制御装置。 - 【請求項3】シフト位置が走行ポジションの場合におい
ても、所定の停止条件が成立したときにエンジンを停止
し、所定の始動条件が成立したときにエンジンを始動す
る車両に採用される、前記エンジンの停止・始動制御装
置において、 前記車両の前記シフト位置を検出する手段と、 前記始動条件が成立した場合に前記エンジンを始動する
手段と、 前記シフト位置が走行ポジションにおいて前記エンジン
を始動する場合には、前記車両の駆動輪のトルクの立ち
上がりが緩やかとなるように切り換えるトルク切換え手
段と、を備えることを特徴とするエンジンの停止・始動
制御装置。 - 【請求項4】請求項3において、更に、 前記車両の速度を検出する手段を備え前記シフト位置が
走行ポジション且つ車両の速度が零に近い所定値以下に
おいて前記エンジンを始動する場合には、前記トルク切
換え手段が、前記車両の駆動輪のトルクの立ち上がりが
緩やかとなるように切り換えることを特徴とするエンジ
ンの停止・始動制御装置。 - 【請求項5】請求項3又は4において、更に、 前記シフト位置が前記走行ポジションの場合には、前記
始動条件をエンジンが始動し難い側に変更する手段を備
えることを特徴とするエンジンの停止・始動制御装置。 - 【請求項6】シフト位置が走行ポジションの場合におい
ても、所定の停止条件が成立したときにエンジンを停止
し、所定の始動条件が成立したときにエンジンを始動す
る車両に採用される、前記エンジンの停止・始動制御装
置において、 前記車両の前記シフト位置を検出する手段と、 前記シフト位置が後進ポジション以外の場合には、前記
停止条件が成立により前記エンジンを停止し、前記始動
条件が成立により該エンジンを始動すると共に、前記シ
フト位置が後進ポジションの場合には、前記エンジンを
停止状態とすることを禁止する手段と、を備えることを
特徴とするエンジンの停止・始動制御装置。 - 【請求項7】請求項6において、 前記エンジンの停止状態を検出する手段と、 前記エンジンが停止状態において前記シフト位置が前記
後進ポジションに切り換えられた際には、前記後進ポジ
ションの状態が所定時間継続された場合に前記エンジン
の停止状態を禁止する手段と、を備えることを特徴とす
るエンジンの停止・始動制御装置。
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