JP2004036551A

JP2004036551A - 車両のエンジンの始動方法

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Publication number: JP2004036551A
Application number: JP2002196627A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Sodeno; 袖野　強
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-05
Also published as: JP3812504B2

Abstract

【課題】エンジン始動時の低電圧電源の電圧低下によりメインリレーのＯＮ動作を含むシーケンス動作がＦＡＩＬとなることを防止する。
【解決手段】低電圧電源に接続されるスタータモータと、エンジンにクラッチを介して連結される発電電動機と、発電電動機を高電圧電源に接続するリレーと、複数の制御器（ＥＣＵ）と、を備える。キー操作によりエンジンを始動する際、エンジン始動時の低電圧電源の電圧が所定の作動保証電圧を下回る可能性を推定し（Ｓ１〜Ｓ３）、Ｙｅｓの時には、リレー及びクラッチＯＦＦの状態でスタータモータによるエンジン始動を終えた後（Ｓ１１〜Ｓ１５）、メインリレーのＯＮ動作を含むシーケンス動作を行う（Ｓ１７〜Ｓ１９）。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＳＳＧ車両のエンジンの始動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド車両には、車両を駆動するエンジンと、低電圧電源（１２Ｖバッテリ）に接続され、運転者のキー（ＫＥＹ）操作によるエンジンの始動を行なうスタータモータと、高電圧電源（例えば３６Ｖバッテリー）に接続され、エンジンの始動・エンジン出力による回生運転・及び車両の力行運転等を行う発電電動機と、この発電電動機と高電圧電源と接続するメインリレーあるいはコンタクトスイッチと、低電圧電源により作動する電子制御ユニット（ＥＣＵ）などを備えているものがある（特開２０００−１３９１０号公報）。
【０００３】
スタータモータでのエンジン始動時には、１２Ｖバッテリの電圧低下が発生する。特にバッテリの低温時、劣化時には電圧が低下し易く、その低下電圧がＥＣＵの作動保証電圧よりも低くなると、ＥＣＵがリセットすることが考えられる。通常のエンジン車（ＩＣＥ車両）では、始動に関るＥＣＵはエンジン制御器（ＥＣＭ）のみであるため、図３（ａ）に示すように、ＥＣＵのリセットが発生しても電圧復帰後にＥＣＭがリセット解除（初期に戻る）すればエンジン始動を継続することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところがハイブリッド車両（ＨＥＶ）などでは、始動にかかわるＥＣＵが、ＥＣＭの他に、ハイブリット制御器（ＨＣＭ）、モータ制御器（Ｍ／Ｃ）、バッテリ制御器（Ｂ／Ｃ）など複数ある。３６Ｖバッテリにメインリレーで接続される強電系システムでは、始動時にメインリレーを投入する際に、複数のＥＣＵでシーケンス制御（同期制御）を進める必要がある。このメインリレーを投入を含むシーケンス制御は、図３（ｂ）に示すように、メインリレー投入前の診断、投入準備、投入、投入後診断などであり、その間に１２Ｖバッテリ電圧低下によりＥＣＵリセットが発生すると、以下間題が考えられる。
【０００５】
スタータモータによるエンジン始動でのバッテリ電圧低下で幾つかのＥＣＵがリセットすると、複数のＥＣＵでシーケンス制御の整合が取れず、制御失敗（ＦＡＩＬ）となって、始動できなくなる（一旦イグニっションキーを０ＦＦするまで復帰できない。）。例えば、図３（ａ）のように、ＩＣＥ車（内燃機関車）の場合、リセット解除で初期状態に戻るとシーケンスの最初に戻る。また、図３（ｃ）のように、メインリレー投入のためのシーケンス制御が不要なシステムの場合は、始動に関わるＥＣＵであるＥＣＭ，Ｍ／Ｃ等が複数あっても、シーケンス制御を行っていないので、仮に電圧低下によるリセットが発生してもそれぞれがリセット解除して初期状態から制御に復帰することにより、制御を継続できる。よって上記問題は発生しない。
【０００６】
ところが、図３（ｂ）に示すように、複数のＥＣＵを同期させてメインリレーのＯＮを含むシーケンス制御を行うシステムでは、複数のＥＣＵはリセット電圧にばらつきがあることなどから、電圧低下時、あるＥＣＵはリセットせず、あるＥＣＵはリセットして初期状態へ戻ると、複数のＥＣＵで整合が取れずに制御がＦＡＩＬになる。図３（ｂ）の太線は、電圧低下時、Ｍ／Ｃだけリセット解除（初期状態へ復帰）した場合を示し、ＨＣＭ、Ｂ／Ｃとの整合が取れずＦＡＩＬする。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたもので、発電電動機と高電圧電源との間にリレーを有するハイブリット車両において、スタータモータによるエンジン始動時に低電圧電源電圧が低下しても、リレー投入を含むシーケンス制御が失敗することのない車両のエンジンの始動方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る車両のエンジンの始動方法は、エンジンと、運転者のキー操作によってＯＮとなる低電圧電源と、高電圧電源と、高電圧電源をＯＮ状態にするリレーと、前記低電圧電源に接続され運転者のキー操作によってエンジンの始動を行なうスタータモータと、前記高電圧電源に接続され、エンジンにクラッチ手段を介して連結され、エンジンの始動及びエンジン出力による発電を行なう発電電動機と、を備え、運転者のキー操作によるエンジン始動時には、前記リレーをＯＮ状態にし、前記高電圧電源と発電電動機との間で電力の授受が可能な状態とした上で、前記クラッチ手段を締結状態にして、前記スタータモータによってエンジンを始動する車両のエンジンの始動方法において、少なくとも運転者のキー操作によって低電圧電源がＯＮとなった時の低電圧電源の電圧値に基づいて、スタータモータの駆動によって低電圧電源の電圧が所定の作動保証電圧を下回る可能性の有無を推測し、可能性有りの時には、前記リレーＯＦＦ、クラッチ開放の状態でスタータモータによりエンジンを始動し、電圧低下による電子制御器のリセットがあってもエンジン始動を可能とするものである。
【０００９】
あるいは、低電圧電源に接続され、エンジンを始動可能なスタータモータと、エンジンと連結され、回生運転及び力行運転の双方が可能な発電電動機と、前記発電電動機と高電圧電源とを接続するリレーと、前記発電電動機を制御する発電電動機制御器を含む複数の制御器と、これら複数の制御器を同期させてリレーのＯＮを含むシーケンス制御を行う手段と、を有し、前記スタータモータによるエンジン始動を行う場合に、前記低電圧電源の低下電圧を推定し、この低下電圧が所定の作動保証電圧未満のとき、前記スタータモータによるエンジン始動を終えてから、前記シーケンス制御を開始する。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、スタータモータの駆動によって低電圧電源の電圧が所定の作動保証電圧を下回る可能性の有無を推測し、可能性有りの時には、メインリレーＯＦＦ、クラッチ開放の状態でエンジンを始動するので、上述したようなリレー投入を含むシーケンス制御の失敗を確実に回避することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は、ハイブリッド車のシステム構成を示す概略構成図である。このハイブリッド車は、ガソリンや軽油のような燃料を燃焼することにより動力を発生するエンジン１と、発電電動機（モータ）２と、エンジン用のスタータモータ３と、低電圧電源（１２Ｖバッテリ）５及び高電圧電源（３６Ｖバッテリ）と、高電圧を低電圧に変換する低電圧電源充電用のＤＣ／ＤＣ変換器４と、複数の制御器（ＥＣＵ）２１〜２４を備えた電子制御装置２０などを備えている。
【００１２】
エンジン１の出力軸にはクラッチ１１を介してクランクプーリ１２が設けられている。またモータ２の回転軸にはプーリ１４が取付けられており、クランクプーリ１２とプーリ１４間にベルト１３が掛けられ、エンジン１とモータ２とはクラッチ１１とベルト１３を介して連結可能となっている。
【００１３】
モータ２は、メインリレー７を介して３６Ｖバッテリ６に接続され、エンジン１により駆動されて発電を行う発電機として機能すると共に、要求トルクが負の値のときには回生運転を行って、３６Ｖバッテリ６を充電し、かつ３６Ｖバッテリ６を電源としてエンジン１を始動する始動用モータとしての機能及び車両を駆動する機能を兼ねている。
【００１４】
電子制御装置２０は、エンジンの燃料噴射制御や点火時期制御のようなエンジン制御を行うエンジン制御器（ＥＣＭ）２１と、スタータモータ３とクラッチ１１及びメインリレー７を制御するハイブリッド制御器（ＨＣＭ）２２と、モータ２のトルク・回転数を制御する発電電動機制御器（Ｍ／Ｃ）２３と、３６Ｖバッテリ６の充電量（ＳＯＣ）を演算・制御する高電圧電源制御器（Ｂ／Ｃ）２４等の複数の電子制御器（ＥＣＵ）で構成されている。
【００１５】
各電子制御器２１〜２４は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，入出力インターフェースを備えた周知のマイクロコンピュータであり、ＣＰＵによりＲＡＭ，ＲＯＭ上のプログラムに従って入力信号を処理して制御信号を出力する。エンジン１、スタータモータ３、クラッチ１１、及び複数の制御器（ＥＣＵ）２１〜２４は、低電圧電源５を電源とし、この低電圧電源５からの電力により作動する。
【００１６】
エンジン制御器２１は、スロットル開度センサ、クランク角センサ及びエアフロメータのような各種センサ（図示省略）により検出されるスロットル開度、クランク角（エンジン回転数）及び吸入空気量等の入力信号の他、ハイブリッド制御器２２から受信した要求エンジントルクに基づいて、点火時期及び燃料噴射量を求め、その点火時期信号及び燃料噴射信号をエンジン１へ出力する。電制スロットルの場合にはスロットル制御信号も出力する。
【００１７】
ハイブリッド制御器２２は、運転者のキーの操作に応じて発生するスタートスイッチ信号の入力により作動し、１２Ｖバッテリ５の電圧、外気温度、エンジン水温等の条件で低電圧電源５の電圧低下を判断する機能と、スタータモータ３、クラッチ１１、メインリレー７等をＯＮ／ＯＦＦ制御する機能、及びメインリレー７の診断を行うリレー故障判定機能などを備えている。また、走行中は、車速信号の他、運転者の操作に応じて発生する、アクセル開度、シフトポジション等の入力信号に基づいて、車両の走行に必要な要求駆動力を求め、その目標トルク指令値を対応するエンジン制御器２１、発電電動機制御器２３へ送信する。
【００１８】
発電電動機制御器２３は、ハイブリッド制御器２２の要求信号に基づいて、ＳＳＧモータ２を制御する。各電子制御器２１〜２４は、バス２５で接続されており、後述するようなシーケンス制御を行うことができる。
【００１９】
以下に、図２を用いて実施例に係る車両のエンジンの始動方法を説明する。
【００２０】
イグニッションキースイッチ（ＩＧＮＳＷ）ＯＮによりスタートスイッチ（スタートＳＷ）がＯＮとなり（Ｓ１、Ｓ２）、Ｓ３で、１２Ｖバッテリ５の電圧、外気温度、エンジン水温等の条件で、通常起動した場合（エンジン１とモータ２が連結されている状態でスタータモータ３でエンジン１を始動したとき）の１２Ｖバッテリ５の電圧低下を予測して１２Ｖバッテリ５の電圧が作動補償電圧（電子制御器２１〜２４がリセットとなる電圧）を下回る可能性を推測する。すなわち、１２Ｖバッテリ５の低下電圧が所定の作動保証電圧未満であるかを判断する。
【００２１】
この電圧低下の判断結果がＮｏ（電圧低下しない）の場合、Ｓ４で、メインリレー７の０Ｎを含むシーケンス制御を開始する。具体的には、図３（ｂ）に示すように、まず、ハイブリッド制御器２２から起動信号が発電電動機制御器２３へ出力され、この発電電動機制御器２３が正常に起動したことを確認すると、高電圧電源制御器２４を前診断し、正常であることを確認すると、メインリレー７を投入し、この後、必要に応じて後診断等を行う。このようにシーケンス制御中にハイブリッド制御器２２によりメインリレー７がＯＮされる（Ｓ５）。このメインリレー７のＯＮにより、モータ２が３６Ｖバッテリ６に接続され、３６Ｖバッテリ６とモータ２との間で電力の授受が可能な状態となる。次いで、ハイブリッド制御器２２によりクラッチ１１を締結し（Ｓ６）、スタータモータ３をＯＮとして（Ｓ７）、エンジン１を始動し（Ｓ８）、シーケンス制御を終了し（Ｓ９）、エンジン１とモータ２の連動状態での走行開始する（Ｓ１０）。このように、１２Ｖバッテリ５の低下電圧が作動保証電圧を下回る可能性がない場合には、メインリレー７の０Ｎ動作を含む複数の制御器のシーケンス制御中に、スタータモータ３によるエンジン始動を行うことができる。
【００２２】
一方、上記Ｓ３の１２Ｖバッテリ電圧低下判断結果がＹｅｓ（電圧低下すると判断）の場合、メインリレー７がＯＦＦ、クラッチ１１がＯＦＦの状態で、スタータモータ３をＯＮとして、このスタータモータ３によりエンジン１を始動し、エンジン１単独での走行開始とする（Ｓ１１〜Ｓ１５）。続くＳ１６で、１２Ｖバッテリ５の電圧が復帰したかの判断をし、この判断結果がＹｅｓ（復帰した）であることを条件に、Ｓ１７でシーケンス制御を開始し、メインリレー７のＯＮ等を行った後、シーケンス制御を終了する（Ｓ１８、Ｓ１９）。このメインリレー７のＯＮにより、モータ２が３６Ｖバッテリ６に接続される。このように、メインリレー７のＯＮを含むシーケンス制御を開始する前に、エンジン１を始動しているため、１２Ｖバッテリ５の電圧低下により仮に幾つかの制御器がリセットしたとしても、制御のＦＡＩＬを招くことはない。つまり、スタータモータ３でエンジン１を始動した後の、１２Ｖバッテリ５の電圧が安定してからモータ２を起動しているので、強電系のシーケンス制御も正常に行われる。
【００２３】
停車時に所定の条件の成立によってエンジンを自動停止し、別の所定の条件の成立によってエンジンを自動再始動するアイドルストップ車両では、エンジンの自動再始動時には、モータ２によってエンジンを始動するため、クラッチ１１をＯＮ（締結）にする必要がある、そこで、本ルーチンではアイドルストップからの再始動時には、クラッチ１１をＯＮにし（Ｓ２１，Ｓ２１）、３６Ｖバッテリ６によりエンジンの再始動を行い（Ｓ２３）、車両の走行を行う（Ｓ２４）。
【００２４】
但し、３６Ｖバッテリ６の容量が低下し、エンジン１により３６Ｖバッテリ６を充電する必要がある場合には、クラッチ１１を速やかに締結する。詳しくは、Ｓ２０で３６Ｖバッテリ６の容量が所定値を満たさないと判断された場合には、Ｓ２５へ進み、エンジン１の回転数に合わせてモータ２の回転数を制御し、回転数がほぼ等しくなったときにクラッチ１１をＯＮにする（Ｓ２６）。そして、エンジン１でモータ２を駆動し、モータ２を発電機として３６Ｖバッテリ６を充電しながら走行し、３６Ｖバッテリ６の容量をＯＫの状態に戻す。３６Ｖバッテリ６の容量は、高電圧電源制御器２４により検出される３６Ｖバッテリ６の蓄電量（Ｓ０Ｃ）やバッテリ電圧等に基づいて演算される。このようにＳ２０，Ｓ２５，Ｓ２６の処理によれば、上記Ｓ１１〜Ｓ１５によるメインリレー７のＯＦＦ、クラッチ１１の開放状態でのエンジン始動を行った後の走行中に、３６Ｖバッテリ６の容量が所定の下限値を下回った場合、Ｓ２１によるエンジン自動停止／自動再始動を待たずにクラッチ１１の締結を行い、モータ２による回生発電による３６Ｖバッテリ６を充電しながらの走行へ速やかに移行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る車両の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施例に係るエンジン始動方法を示すフロー図。
【図３】各車両の電子制御器のリセット解除と制御復帰の説明図。
【符号の説明】
１…エンジン
２…モータ、発電電動機
３…スタータモータ
４…ＤＣ／ＤＣ変換器
５…１２Ｖバッテリ、低電圧電源
６…３６Ｖバッテリ、高電圧電源
７…メインリレー、リレー
１１…クラッチ
２０…電子制御部
２１…エンジン制御器
２２…ハイブリット制御器
２３…発電電動機制御器
２４…バッテリ制御器

Claims

エンジンと、運転者のキー操作によってＯＮとなる低電圧電源と、高電圧電源と、高電圧電源をＯＮ状態にするリレーと、前記低電圧電源に接続され、運転者のキー操作によってエンジンの始動を行なうスタータモータと、前記高電圧電源に接続され、エンジンにクラッチ手段を介して連結され、エンジンの始動及びエンジン出力による発電を行なう発電電動機と、を備え、
運転者のキー操作によるエンジン始動時には、前記リレーをＯＮ状態にし、前記高電圧電源と発電電動機との間で電力の授受が可能な状態とした上で、前記クラッチ手段を締結状態にして、前記スタータモータによってエンジンを始動する車両のエンジンの始動方法において、
少なくとも運転者のキー操作によって低電圧電源がＯＮとなった時の低電圧電源の電圧値に基づいて、スタータモータの駆動によって低電圧電源の電圧が所定の作動保証電圧を下回る可能性の有無を推測し、可能性有りの時には、前記リレーＯＦＦ、クラッチ開放の状態でスタータモータによりエンジンを始動することを特徴とする車両のエンジンの始動方法。
運転者のキー操作により低電圧電源をＯＮ状態とした後に、高電圧電源の高電圧電源制御器及び発電電動機の発電電動機制御器が正常状態にあることを診断し、正常と診断された場合にのみ、前記リレーのＯＮを行なうことを特徴とする請求項１に記載の車両のエンジンの始動方法。
前記発電電動機は、スタータモータによるエンジン始動時に、エンジンが所定の目標回転数となるよう、回生発電または力行を行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両のエンジンの始動方法。
前記車両は、停車時に所定の条件の成立によってエンジンを自動停止し、別の所定の条件の成立によってエンジンを自動再始動するアイドルストップ車両で、エンジンの自動再始動時には、前記発電電動機によってエンジンの始動を行なうことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両のエンジンの始動方法。
前記リレーＯＦＦ、クラッチ開放状態でのエンジン始動を行なった際には、その後のエンジン自動停止後のエンジン自動再始動時にクラッチ締結を行ない、高電圧電源と発電電動機との間で電力の授受が可能な状態とした上で、発電電動機によるエンジン始動を行なうことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両のエンジンの始動方法。
前記リレーＯＦＦ、クラッチ開放状態でのエンジン始動を行なった後の走行中に、高電圧電源の容量が所定の下限値を下回ったらクラッチ締結を行ない、高電圧電源と発電電動機との間で電力の授受が可能な状態とした上で、発電電動機による回生発電を開始することを特徴とする請求項５に記載の車両のエンジンの始動方法。
低電圧電源に接続され、エンジンを始動可能なスタータモータと、
エンジンと連結され、回生運転及び力行運転の双方が可能な発電電動機と、
前記発電電動機と高電圧電源とを接続するリレーと、
前記発電電動機を制御する発電電動機制御器を含む複数の制御器と、
これら複数の制御器を同期させてリレーのＯＮを含むシーケンス制御を行う手段と、を有し、
前記スタータモータによるエンジン始動を行う場合に、前記低電圧電源の低下電圧を推定し、この低下電圧が所定の作動保証電圧未満のとき、前記スタータモータによるエンジン始動を終えてから、前記シーケンス制御を開始する車両のエンジン始動方法。