JP2004340010A - 車両のエンジン始動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジン始動時における動力伝達系の共振による車体振動を抑制する。
【解決手段】エンジン12の出力軸13にはプラネタリギアからなる分配機構20を介して第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2が接続される。エンジン始動時には、第1モータジェネレータMG1にてエンジン12をモータリングし、所望の回転数プロフィールとなるようにエンジン回転数を増大させる。所望のプロフィールは点火回転数から目標アイドリング回転数まで急峻に加速し、共振域を短時間に通過するプロフィールである。第1モータジェネレータMG1による駆動に伴い生じる反力を第2モータジェネレータMG2にてキャンセルし、2つのモータジェネレータMG1、MG2により所望のプロフィールを達成する。
【選択図】 図1
【解決手段】エンジン12の出力軸13にはプラネタリギアからなる分配機構20を介して第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2が接続される。エンジン始動時には、第1モータジェネレータMG1にてエンジン12をモータリングし、所望の回転数プロフィールとなるようにエンジン回転数を増大させる。所望のプロフィールは点火回転数から目標アイドリング回転数まで急峻に加速し、共振域を短時間に通過するプロフィールである。第1モータジェネレータMG1による駆動に伴い生じる反力を第2モータジェネレータMG2にてキャンセルし、2つのモータジェネレータMG1、MG2により所望のプロフィールを達成する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両のエンジン始動装置、特に車両駆動用のモータジェネレータを備えるハイブリッド車両等のエンジンの始動制御に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両駆動用にエンジンとモータジェネレータの2種類を備えるハイブリッド車両が開発されている。ハイブリッド車両においては、低速時において効率が比較的悪いエンジンを停止し、モータジェネレータのみで車両を駆動する。速度が高くなると、エンジンを始動してエンジンのみ、あるいはエンジンとモータジェネレータの双方で車両を駆動する。エンジンの始動は、モータジェネレータあるいはスタータモータによりモータリングあるいはクランキングし、エンジンが所定回転数に達したときに燃料供給して点火制御を行う。点火制御を行う回転数は、通常、エンジンのアイドリング回転数よりやや低い回転数である。しかしながら、点火制御回転数から目標アイドリング回転数に増大する際に、動力伝達系の共振域を通過し、この共振が車体に伝達されて車両乗員に違和感を与える。
【0003】
そこで、下記に示す従来技術においては、モータジェネレータによりエンジンをモータリングして目標アイドリング回転数までエンジンの回転数を急峻に増大させ、動力伝達系の共振域を速やかに通過して車両乗員の違和感を抑制することが開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−155774号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このように、モータジェネレータによりエンジン回転数を加速させて目標アイドリング回転数まで短時間に達することで、動力伝達系の共振が車体に伝達される時間を短くすることが可能であるが、モータジェネレータによりエンジンをモータリングする際にはその出力軸に反力が生じ、エンジン回転数を所望のプロフィールに維持することが困難となる。
【0006】
本発明の目的は、エンジン始動時にエンジン回転数が所望プロフィールに確実に維持できる装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両の駆動軸に動力を出力するエンジンと、前記エンジンの出力軸から前記駆動軸までの動力伝達経路に対して動力を入出力する第1モータジェネレータ及び第2モータジェネレータとを有する車両のエンジン始動制御装置であって、前記第1モータジェネレータは、前記エンジンをモータリングしてエンジン停止状態から点火回転数に達し、さらに目標アイドリング回転数に達するまでの回転数特性が所望プロフィールとなるように前記エンジンを駆動制御し、前記第2モータジェネレータは、前記第1モータジェネレータによる前記エンジンの駆動に伴い前記出力軸に発生する変動を抑制するように前記出力軸に動力を入出力することを特徴とする。第1モータジェネレータによりエンジン回転数を制御するとともに、そのときの所望プロフィールからの変動分を第2モータジェネレータの動力で抑制することで、エンジン始動時の回転数変化が所望の値に維持される。
【0008】
前記所望プロフィールは、前記動力伝達系の共振回転数未満で点火制御が開始され、その後、目標アイドリング回転数まで所定以上の加速度で回転数を増大させることにより前記動力伝達系の共振域を急峻に通過するプロフィールであることが好適である。
【0009】
また、本発明において、さらにスタータモータを備え、前記第1モータジェネレータ及び前記スタータモータにより前記エンジンをモータリングしてエンジン停止状態から点火回転数に達し、さらに目標アイドリング回転数に達するまでの回転数特性が所望プロフィールとなるように前記エンジンを駆動制御してもよい。
【0010】
また、本発明は、車両の駆動軸に動力を出力するエンジンと、前記エンジンの出力軸から前記駆動軸までの動力伝達経路に対して動力を入出力する第1モータジェネレータ及び第2モータジェネレータと、前記エンジンをクランキングするスタータモータとを有する車両のエンジン始動制御装置であって、前記第1モータジェネレータあるいは前記スタータモータの少なくともいずれかは、前記エンジンをクランキングしてエンジン停止状態から点火回転数まで前記エンジンを駆動し、前記第1モータジェネレータは、前記点火回転数から目標アイドリング回転数に達するまでの回転数特性が前記動力伝達系の共振域を所望の加速度で通過するようなプロフィールとなるように前記エンジンを駆動制御するとともに、前記第2モータジェネレータは、前記第1モータジェネレータによる前記エンジンの駆動に伴い前記出力軸に発生する変動を抑制して前記プロフィールを維持するように前記出力軸に動力を補完出力することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【0012】
図1には、本実施形態に係るハイブリッド車両の駆動系構成図が示されている。ハイブリッド車両は、ガソリンを燃料として動力を出力するエンジン12と、2つのモータジェネレータMG1、MG2と、エンジン12をクランキングするスタータモータSTとを備える。
【0013】
エンジン12の出力軸13には、エンジン12の回転変動を吸収するダンパ14を介してプラネタリギア(遊星歯車)式の分配機構20が接続される。エンジン12の出力軸13の反対側にはスタータモータSTが連結される。分配機構20は、エンジン12の出力を第1モータジェネレータMG1側と第2モータジェネレータMG2側に機械的に分配する。第1モータジェネレータMG1はエンジン12、ダンパ14、分配機構20と同軸上に配列されており、第2モータジェネレータMG2は出力部材18に連結され、ダンパ14及び分配機構20の外周側に同心配置される。
【0014】
以下、第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2の構成について説明する。
【0015】
第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2は同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ16r及び22rと、回転磁界を生成する3層コイルが巻回されたステータ16s及び22sとを備える。ステータ16s及び22sは、電磁鋼板を積層して構成され、ケース16c及び22cに固定される。第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2は、ロータ16r及び22rに備えられた永久磁石による磁界とステータ16s及び22sに備えられた3層コイルにより生成される回転磁界との電磁相互作用によりロータ16r及び22rを回転駆動する電動機として動作する。また、これらの電磁相互作用によりステータ16s及び22sに備えられた3層コイルの両端に起電力を生じる発電機としても動作する。第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2は、それぞれ駆動回路36、38を介して高電圧バッテリ40に接続され、高電圧バッテリ40からの電気エネルギーにより回転駆動される回転駆動状態と、回生制動により発電機として機能して高電圧バッテリ40を充電する充電状態に切り換えられる。駆動回路36、38はコントロールユニット42により制御される。エンジン12もコントロールユニット42により制御され、その回転数が監視されて燃料供給や点火が制御される。
【0016】
分配機構20は、3つの回転要素としてサンギア20s、キャリア20c及びリングギア20rを備え、サンギア20sは第1モータジェネレータMG1のモータ軸24に連結され、キャリア20cはダンパ14に連結され、リングギア20rは第2モータジェネレータMG2のロータ22rに連結される。
【0017】
出力部材18は、第2モータジェネレータMG2のロータ22rに一体固定され、ロータ22rを介して分配機構20のリングギア20rに連結される。出力部材18には出力歯車26が設けられ、駆動軸28の大歯車30及び小歯車32を介してディファレンシャルギア34が回転駆動され、左右の駆動輪に動力が分配される。
【0018】
スタータモータSTは、上述したようにエンジン12の出力軸13に接続され、分配機構20を介することなくエンジン12を回転駆動(クランキング)する。スタータモータSTは、低電圧バッテリ44から電力供給を受けて動作する。
【0019】
コントロールユニット42は、CPU、ROM、RAMを有するマイクロコンピュータを含んで構成され、メモリ43に予め記憶された所望の回転数特性(回転数プロフィール)となるように第1モータジェネレータMG1、第2モータジェネレータMG2、あるいはスタータモータSTを駆動制御する。メモリ43に予め記憶される回転数プロフィールは、エンジン回転数を時間の関数として規定した関数形式ne=f(t)(但し、neはエンジン回転数、tは時間)でもよく、あるいは時間と対応付けられた回転数のマップとして記憶してもよい。メモリ43に記憶される所望の回転数プロフィールは、基本的には従来技術と同様であって、エンジン始動から点火回転数まで、さらには目標アイドリング回転数に至るまでのプロフィールであって、特に点火回転数から目標アイドリング回転数まで急峻に加速するプロフィールであり、これにより動力伝達系の共振域を短時間に通過して車体に伝達される共振を短時間に抑制する。一方、上記従来技術のように単一のモータジェネレータのみでは所望のプロフィールに正確に維持することは困難であることに鑑み、本実施形態においては、コントロールユニット42は駆動回路36、38をともに制御して第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2を駆動し、これら2つのモータジェネレータMG1、MG2によりエンジン12の回転数を所望のプロフィールとなるように制御する。すなわち、第1モータジェネレータMG1を主動力として所望のプロフィールとなるようにエンジン12の回転数をフィードバック制御するとともに、第2モータジェネレータMG2を副動力あるいは補完動力として用い、出力軸に生じた変動分(フィードバック制御で吸収できない変動分)を第2モータジェネレータMG2でキャンセルすることで所望のプロフィールを維持する。コントロールユニット42は、駆動回路36を駆動して第1モータジェネレータMG1によりエンジン回転数を粗調整し、駆動回路38を駆動して第2モータジェネレータMG2によりエンジン回転数を微調整すると云うことができ、あるいは第1モータジェネレータMG1により共振域を短時間に通過するように制振制御し、第2モータジェネレータMG2によりそのときに出力軸13に生じる反力をキャンセルすると云うこともできる。
【0020】
図2には、メモリ43に記憶される所望の回転数プロフィールの一例が示されている。図において、横軸は時間を示し、縦軸はエンジン回転数を示している。エンジン回転数0の停止状態から始動開始され、第1モータジェネレータMG1にてエンジン12をモータリングして点火回転数、例えば200rpmまで回転駆動する。回転数が200rpmに達した時点で燃料供給及び点火制御が行われ、その後、目標アイドリング回転数800rpmとなるまで回転数が増大制御される。点火回転数200rpmから目標アイドリング回転数800rpmまでは一定の加速度以上となるように制御され、すなわちエンジン12自身の駆動力に加えてモータジェネレータMG1、MG2による駆動力で加速する。これにより、目標アイドリング回転数800rpm以下に存在する動力伝達系の共振域を素早く通過する。
【0021】
エンジン停止状態から始動までの期間をA期間、始動開始から点火回転数200rpmまでの期間をB期間、点火回転数200rpmから目標アイドリング回転数800rpmまでの期間をC期間、目標アイドリング回転数800rpmにてアイドリングする期間をD期間とすると、B期間では第1モータジェネレータMG1によりエンジン12をモータリングし、C期間ではエンジン自身のトルクに加えて第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2のトルクにより回転数を制御する。B期間を第1モータジェネレータMG1ではなくスタータモータSTにて行い、C期間を第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2により制御してもよい。各期間における制御要素をまとめると以下のようになる。
【0022】
期間A:制御なし
期間B:第1モータジェネレータMG1、あるいはスタータモータST、あるいは第1モータジェネレータMG1とスタータモータSTの両方
期間C:第1モータジェネレータMG1と第2モータジェネレータMG2
期間D:エンジン自身
なお、図2に示すプロフィールは例示であり、これに限定されるものではない。所望のプロフィールが満たすべき条件は以下の通りである。
【0023】
(1)点火回転数は動力伝達系の共振域よりも低い回転数である
(2)点火回転数から目標アイドリング回転数までの加速度(回転数の増大割合)が一定値以上(エンジン自身のトルクによる加速度以上)、あるいは共振域を通過する時間が所定時間以内である
なお、(1)の条件は、エンジン12が低温時においては必ずしも満足していなくてもよい。
【0024】
図3には、B期間を第1モータジェネレータMG1にて制御し、C期間を第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2で制御する場合の処理フローチャートが示されている。
【0025】
まず、エンジン12の停止状態においてシステム制御ユニットからエンジン始動要求がなされると(S101)、コントロールユニット42はメモリ43に記憶された所望プロフィールne*=f1(t)に従って駆動回路36を制御する(S102)。なお、neはエンジン回転数であり、ne*はエンジン回転数の指令値を示す。駆動回路36はコントロールユニット42からの指令により所望のプロフィールとなるようにエンジン12をモータリングし、点火回転数(例えば200rpm)までエンジン回転数を増大する(S103)。コントロールユニット42は、エンジン回転数neを監視し、エンジン回転数neが点火回転数200rpmに達したか否かを判定する(S104)。そして、エンジン回転数neが点火回転数200rpmに達した場合に、コントロールユニット42はエンジン12の点火系に指令して点火する(S105)。
【0026】
エンジン12の点火後、コントロールユニット42は、駆動回路36に引き続き指令して目標アイドリング回転数(例えば800rpm)まで所望のプロフィールne*=f2(t)となるように指令する(S106)。このプロフィールne*=f2(t)は、図2における区間Cのプロフィールである。同時に、駆動回路38に対しては出力軸13に生じる反力をキャンセルすべく、第2モータジェネレータMG2を駆動する(S107)。これにより、所望のプロフィールとなるようにエンジン制御され、かつ制振制御される。
【0027】
以上のようにして第1モータジェネレータMG1と第2モータジェネレータMG2を共に駆動して所望のプロフィールとなるように維持し、エンジン回転数neが目標アイドリング回転数に達したか否かを判定する(S108)。エンジン回転数neが目標アイドリング回転数に達した場合には、第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2による制御を終了する(S109)。
【0028】
このように、本実施形態においては2つのモータジェネレータMG1、MG2によりエンジン回転数が所望のプロフィールとなるように制御するので、従来よりもエンジン始動時におけるエンジン回転数制御が容易かつ確実化され、動力伝達系の共振が車体に伝達される時間を抑えて違和感を抑制できる。
【0029】
なお、本実施形態においては第1モータジェネレータMG1を主動力とし、第2モータジェネレータMG2を副動力あるいは補完動力としているが、第2モータジェネレータMG2を主とし、第1モータジェネレータMG1を副動力あるいは補完動力としてもよい。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればエンジン始動時の回転数プロフィールを所望のプロフィールに制御し、これにより車体の振動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係る車両の駆動系構成図である。
【図2】本実施形態におけるエンジン回転数のプロフィール説明図である。
【図3】本実施形態の処理フローチャートである。
【符号の説明】
12 エンジン、13 出力軸、28 駆動軸、42 コントロールユニット、43 メモリ、ST スタータモータ、MG1 第1モータジェネレータ、MG2 第2モータジェネレータ。
【発明の属する技術分野】
本発明は車両のエンジン始動装置、特に車両駆動用のモータジェネレータを備えるハイブリッド車両等のエンジンの始動制御に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両駆動用にエンジンとモータジェネレータの2種類を備えるハイブリッド車両が開発されている。ハイブリッド車両においては、低速時において効率が比較的悪いエンジンを停止し、モータジェネレータのみで車両を駆動する。速度が高くなると、エンジンを始動してエンジンのみ、あるいはエンジンとモータジェネレータの双方で車両を駆動する。エンジンの始動は、モータジェネレータあるいはスタータモータによりモータリングあるいはクランキングし、エンジンが所定回転数に達したときに燃料供給して点火制御を行う。点火制御を行う回転数は、通常、エンジンのアイドリング回転数よりやや低い回転数である。しかしながら、点火制御回転数から目標アイドリング回転数に増大する際に、動力伝達系の共振域を通過し、この共振が車体に伝達されて車両乗員に違和感を与える。
【0003】
そこで、下記に示す従来技術においては、モータジェネレータによりエンジンをモータリングして目標アイドリング回転数までエンジンの回転数を急峻に増大させ、動力伝達系の共振域を速やかに通過して車両乗員の違和感を抑制することが開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−155774号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このように、モータジェネレータによりエンジン回転数を加速させて目標アイドリング回転数まで短時間に達することで、動力伝達系の共振が車体に伝達される時間を短くすることが可能であるが、モータジェネレータによりエンジンをモータリングする際にはその出力軸に反力が生じ、エンジン回転数を所望のプロフィールに維持することが困難となる。
【0006】
本発明の目的は、エンジン始動時にエンジン回転数が所望プロフィールに確実に維持できる装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両の駆動軸に動力を出力するエンジンと、前記エンジンの出力軸から前記駆動軸までの動力伝達経路に対して動力を入出力する第1モータジェネレータ及び第2モータジェネレータとを有する車両のエンジン始動制御装置であって、前記第1モータジェネレータは、前記エンジンをモータリングしてエンジン停止状態から点火回転数に達し、さらに目標アイドリング回転数に達するまでの回転数特性が所望プロフィールとなるように前記エンジンを駆動制御し、前記第2モータジェネレータは、前記第1モータジェネレータによる前記エンジンの駆動に伴い前記出力軸に発生する変動を抑制するように前記出力軸に動力を入出力することを特徴とする。第1モータジェネレータによりエンジン回転数を制御するとともに、そのときの所望プロフィールからの変動分を第2モータジェネレータの動力で抑制することで、エンジン始動時の回転数変化が所望の値に維持される。
【0008】
前記所望プロフィールは、前記動力伝達系の共振回転数未満で点火制御が開始され、その後、目標アイドリング回転数まで所定以上の加速度で回転数を増大させることにより前記動力伝達系の共振域を急峻に通過するプロフィールであることが好適である。
【0009】
また、本発明において、さらにスタータモータを備え、前記第1モータジェネレータ及び前記スタータモータにより前記エンジンをモータリングしてエンジン停止状態から点火回転数に達し、さらに目標アイドリング回転数に達するまでの回転数特性が所望プロフィールとなるように前記エンジンを駆動制御してもよい。
【0010】
また、本発明は、車両の駆動軸に動力を出力するエンジンと、前記エンジンの出力軸から前記駆動軸までの動力伝達経路に対して動力を入出力する第1モータジェネレータ及び第2モータジェネレータと、前記エンジンをクランキングするスタータモータとを有する車両のエンジン始動制御装置であって、前記第1モータジェネレータあるいは前記スタータモータの少なくともいずれかは、前記エンジンをクランキングしてエンジン停止状態から点火回転数まで前記エンジンを駆動し、前記第1モータジェネレータは、前記点火回転数から目標アイドリング回転数に達するまでの回転数特性が前記動力伝達系の共振域を所望の加速度で通過するようなプロフィールとなるように前記エンジンを駆動制御するとともに、前記第2モータジェネレータは、前記第1モータジェネレータによる前記エンジンの駆動に伴い前記出力軸に発生する変動を抑制して前記プロフィールを維持するように前記出力軸に動力を補完出力することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【0012】
図1には、本実施形態に係るハイブリッド車両の駆動系構成図が示されている。ハイブリッド車両は、ガソリンを燃料として動力を出力するエンジン12と、2つのモータジェネレータMG1、MG2と、エンジン12をクランキングするスタータモータSTとを備える。
【0013】
エンジン12の出力軸13には、エンジン12の回転変動を吸収するダンパ14を介してプラネタリギア(遊星歯車)式の分配機構20が接続される。エンジン12の出力軸13の反対側にはスタータモータSTが連結される。分配機構20は、エンジン12の出力を第1モータジェネレータMG1側と第2モータジェネレータMG2側に機械的に分配する。第1モータジェネレータMG1はエンジン12、ダンパ14、分配機構20と同軸上に配列されており、第2モータジェネレータMG2は出力部材18に連結され、ダンパ14及び分配機構20の外周側に同心配置される。
【0014】
以下、第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2の構成について説明する。
【0015】
第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2は同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ16r及び22rと、回転磁界を生成する3層コイルが巻回されたステータ16s及び22sとを備える。ステータ16s及び22sは、電磁鋼板を積層して構成され、ケース16c及び22cに固定される。第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2は、ロータ16r及び22rに備えられた永久磁石による磁界とステータ16s及び22sに備えられた3層コイルにより生成される回転磁界との電磁相互作用によりロータ16r及び22rを回転駆動する電動機として動作する。また、これらの電磁相互作用によりステータ16s及び22sに備えられた3層コイルの両端に起電力を生じる発電機としても動作する。第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2は、それぞれ駆動回路36、38を介して高電圧バッテリ40に接続され、高電圧バッテリ40からの電気エネルギーにより回転駆動される回転駆動状態と、回生制動により発電機として機能して高電圧バッテリ40を充電する充電状態に切り換えられる。駆動回路36、38はコントロールユニット42により制御される。エンジン12もコントロールユニット42により制御され、その回転数が監視されて燃料供給や点火が制御される。
【0016】
分配機構20は、3つの回転要素としてサンギア20s、キャリア20c及びリングギア20rを備え、サンギア20sは第1モータジェネレータMG1のモータ軸24に連結され、キャリア20cはダンパ14に連結され、リングギア20rは第2モータジェネレータMG2のロータ22rに連結される。
【0017】
出力部材18は、第2モータジェネレータMG2のロータ22rに一体固定され、ロータ22rを介して分配機構20のリングギア20rに連結される。出力部材18には出力歯車26が設けられ、駆動軸28の大歯車30及び小歯車32を介してディファレンシャルギア34が回転駆動され、左右の駆動輪に動力が分配される。
【0018】
スタータモータSTは、上述したようにエンジン12の出力軸13に接続され、分配機構20を介することなくエンジン12を回転駆動(クランキング)する。スタータモータSTは、低電圧バッテリ44から電力供給を受けて動作する。
【0019】
コントロールユニット42は、CPU、ROM、RAMを有するマイクロコンピュータを含んで構成され、メモリ43に予め記憶された所望の回転数特性(回転数プロフィール)となるように第1モータジェネレータMG1、第2モータジェネレータMG2、あるいはスタータモータSTを駆動制御する。メモリ43に予め記憶される回転数プロフィールは、エンジン回転数を時間の関数として規定した関数形式ne=f(t)(但し、neはエンジン回転数、tは時間)でもよく、あるいは時間と対応付けられた回転数のマップとして記憶してもよい。メモリ43に記憶される所望の回転数プロフィールは、基本的には従来技術と同様であって、エンジン始動から点火回転数まで、さらには目標アイドリング回転数に至るまでのプロフィールであって、特に点火回転数から目標アイドリング回転数まで急峻に加速するプロフィールであり、これにより動力伝達系の共振域を短時間に通過して車体に伝達される共振を短時間に抑制する。一方、上記従来技術のように単一のモータジェネレータのみでは所望のプロフィールに正確に維持することは困難であることに鑑み、本実施形態においては、コントロールユニット42は駆動回路36、38をともに制御して第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2を駆動し、これら2つのモータジェネレータMG1、MG2によりエンジン12の回転数を所望のプロフィールとなるように制御する。すなわち、第1モータジェネレータMG1を主動力として所望のプロフィールとなるようにエンジン12の回転数をフィードバック制御するとともに、第2モータジェネレータMG2を副動力あるいは補完動力として用い、出力軸に生じた変動分(フィードバック制御で吸収できない変動分)を第2モータジェネレータMG2でキャンセルすることで所望のプロフィールを維持する。コントロールユニット42は、駆動回路36を駆動して第1モータジェネレータMG1によりエンジン回転数を粗調整し、駆動回路38を駆動して第2モータジェネレータMG2によりエンジン回転数を微調整すると云うことができ、あるいは第1モータジェネレータMG1により共振域を短時間に通過するように制振制御し、第2モータジェネレータMG2によりそのときに出力軸13に生じる反力をキャンセルすると云うこともできる。
【0020】
図2には、メモリ43に記憶される所望の回転数プロフィールの一例が示されている。図において、横軸は時間を示し、縦軸はエンジン回転数を示している。エンジン回転数0の停止状態から始動開始され、第1モータジェネレータMG1にてエンジン12をモータリングして点火回転数、例えば200rpmまで回転駆動する。回転数が200rpmに達した時点で燃料供給及び点火制御が行われ、その後、目標アイドリング回転数800rpmとなるまで回転数が増大制御される。点火回転数200rpmから目標アイドリング回転数800rpmまでは一定の加速度以上となるように制御され、すなわちエンジン12自身の駆動力に加えてモータジェネレータMG1、MG2による駆動力で加速する。これにより、目標アイドリング回転数800rpm以下に存在する動力伝達系の共振域を素早く通過する。
【0021】
エンジン停止状態から始動までの期間をA期間、始動開始から点火回転数200rpmまでの期間をB期間、点火回転数200rpmから目標アイドリング回転数800rpmまでの期間をC期間、目標アイドリング回転数800rpmにてアイドリングする期間をD期間とすると、B期間では第1モータジェネレータMG1によりエンジン12をモータリングし、C期間ではエンジン自身のトルクに加えて第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2のトルクにより回転数を制御する。B期間を第1モータジェネレータMG1ではなくスタータモータSTにて行い、C期間を第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2により制御してもよい。各期間における制御要素をまとめると以下のようになる。
【0022】
期間A:制御なし
期間B:第1モータジェネレータMG1、あるいはスタータモータST、あるいは第1モータジェネレータMG1とスタータモータSTの両方
期間C:第1モータジェネレータMG1と第2モータジェネレータMG2
期間D:エンジン自身
なお、図2に示すプロフィールは例示であり、これに限定されるものではない。所望のプロフィールが満たすべき条件は以下の通りである。
【0023】
(1)点火回転数は動力伝達系の共振域よりも低い回転数である
(2)点火回転数から目標アイドリング回転数までの加速度(回転数の増大割合)が一定値以上(エンジン自身のトルクによる加速度以上)、あるいは共振域を通過する時間が所定時間以内である
なお、(1)の条件は、エンジン12が低温時においては必ずしも満足していなくてもよい。
【0024】
図3には、B期間を第1モータジェネレータMG1にて制御し、C期間を第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2で制御する場合の処理フローチャートが示されている。
【0025】
まず、エンジン12の停止状態においてシステム制御ユニットからエンジン始動要求がなされると(S101)、コントロールユニット42はメモリ43に記憶された所望プロフィールne*=f1(t)に従って駆動回路36を制御する(S102)。なお、neはエンジン回転数であり、ne*はエンジン回転数の指令値を示す。駆動回路36はコントロールユニット42からの指令により所望のプロフィールとなるようにエンジン12をモータリングし、点火回転数(例えば200rpm)までエンジン回転数を増大する(S103)。コントロールユニット42は、エンジン回転数neを監視し、エンジン回転数neが点火回転数200rpmに達したか否かを判定する(S104)。そして、エンジン回転数neが点火回転数200rpmに達した場合に、コントロールユニット42はエンジン12の点火系に指令して点火する(S105)。
【0026】
エンジン12の点火後、コントロールユニット42は、駆動回路36に引き続き指令して目標アイドリング回転数(例えば800rpm)まで所望のプロフィールne*=f2(t)となるように指令する(S106)。このプロフィールne*=f2(t)は、図2における区間Cのプロフィールである。同時に、駆動回路38に対しては出力軸13に生じる反力をキャンセルすべく、第2モータジェネレータMG2を駆動する(S107)。これにより、所望のプロフィールとなるようにエンジン制御され、かつ制振制御される。
【0027】
以上のようにして第1モータジェネレータMG1と第2モータジェネレータMG2を共に駆動して所望のプロフィールとなるように維持し、エンジン回転数neが目標アイドリング回転数に達したか否かを判定する(S108)。エンジン回転数neが目標アイドリング回転数に達した場合には、第1モータジェネレータMG1及び第2モータジェネレータMG2による制御を終了する(S109)。
【0028】
このように、本実施形態においては2つのモータジェネレータMG1、MG2によりエンジン回転数が所望のプロフィールとなるように制御するので、従来よりもエンジン始動時におけるエンジン回転数制御が容易かつ確実化され、動力伝達系の共振が車体に伝達される時間を抑えて違和感を抑制できる。
【0029】
なお、本実施形態においては第1モータジェネレータMG1を主動力とし、第2モータジェネレータMG2を副動力あるいは補完動力としているが、第2モータジェネレータMG2を主とし、第1モータジェネレータMG1を副動力あるいは補完動力としてもよい。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればエンジン始動時の回転数プロフィールを所望のプロフィールに制御し、これにより車体の振動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係る車両の駆動系構成図である。
【図2】本実施形態におけるエンジン回転数のプロフィール説明図である。
【図3】本実施形態の処理フローチャートである。
【符号の説明】
12 エンジン、13 出力軸、28 駆動軸、42 コントロールユニット、43 メモリ、ST スタータモータ、MG1 第1モータジェネレータ、MG2 第2モータジェネレータ。
Claims (5)
- 車両の駆動軸に動力を出力するエンジンと、
前記エンジンの出力軸から前記駆動軸までの動力伝達経路に対して動力を入出力する第1モータジェネレータ及び第2モータジェネレータと、
を有する車両のエンジン始動制御装置であって、
前記第1モータジェネレータは、前記エンジンをモータリングしてエンジン停止状態から点火回転数に達し、さらに目標アイドリング回転数に達するまでの回転数特性が所望プロフィールとなるように前記エンジンを駆動制御し、
前記第2モータジェネレータは、前記第1モータジェネレータによる前記エンジンの駆動に伴い前記出力軸に発生する変動を抑制するように前記出力軸に動力を入出力する
ことを特徴とする車両のエンジン始動制御装置。 - 請求項1記載の装置において、
前記所望プロフィールは、前記動力伝達系の共振回転数未満で点火制御が開始され、その後、目標アイドリング回転数まで所定以上の加速度で回転数を増大させることにより前記動力伝達系の共振域を急峻に通過するプロフィールであることを特徴とする車両のエンジン始動制御装置。 - 請求項1記載の装置において、
前記第2モータジェネレータは、前記点火回転数から前記目標アイドリング回転数に達するまでの間に前記出力軸に発生する変動を抑制するように前記出力軸に動力を入出力することを特徴とする車両のエンジン始動制御装置。 - 請求項1記載の装置において、
さらにスタータモータを備え、
前記第1モータジェネレータ及び前記スタータモータにより前記エンジンをモータリングしてエンジン停止状態から点火回転数に達し、さらに目標アイドリング回転数に達するまでの回転数特性が所望プロフィールとなるように前記エンジンを駆動制御することを特徴とする車両のエンジン始動制御装置。 - 車両の駆動軸に動力を出力するエンジンと、
前記エンジンの出力軸から前記駆動軸までの動力伝達経路に対して動力を入出力する第1モータジェネレータ及び第2モータジェネレータと、
前記エンジンをクランキングするスタータモータと、
を有する車両のエンジン始動制御装置であって、
前記第1モータジェネレータあるいは前記スタータモータの少なくともいずれかは、前記エンジンをクランキングしてエンジン停止状態から点火回転数まで前記エンジンを駆動し、
前記第1モータジェネレータは、前記点火回転数から目標アイドリング回転数に達するまでの回転数特性が前記動力伝達系の共振域を所望の加速度で通過するようなプロフィールとなるように前記エンジンを駆動制御するとともに、前記第2モータジェネレータは、前記第1モータジェネレータによる前記エンジンの駆動に伴い前記出力軸に発生する変動を抑制して前記プロフィールを維持するように前記出力軸に動力を補完出力する
ことを特徴とする車両のエンジン始動制御装置。
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