JP2006132337A - ハイブリッド車のエンジン始動制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】緩加速時にはドライバにショックを感じさせることのなく、また急加速時にはレスポンスよく加速できるハイブリッド車のエンジン始動制御装置を提供する。
【解決手段】原動機としてモータ１３及びエンジン１１を併有するハイブリッド車のエンジン始動制御装置であって、モータ走行中にエンジン１１を始動する必要があるか否かを判定するエンジン始動判定手段（ステップＳ１）と、始動判定時にドライバの加速要求を検出する加速要求検出手段４１と、加速要求に応じた吸気管負圧に制御してからエンジンを始動するエンジン始動負圧制御手段（ステップＳ５〜Ｓ９）とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、原動機としてモータ及びエンジンを併有するハイブリッド車のエンジン始動制御装置に関する。
原動機としてモータ及びエンジンを併有するハイブリッド車は、負荷の小さい運転域ではモータのみで走行し、負荷が増大するとエンジンを始動して駆動力を確保している。
ところで、モータのみによる走行からエンジンを使用する走行へと移行するときには、速やかにエンジンを始動する必要がある。このときエンジン始動に時間がかかると駆動力を滑らかに制御することができなくなり運転性が悪化する。
そこで、特許文献１では、エンジン始動時に吸気弁の作動タイミングを制御することで、エンジン始動時間を短縮している。
特開２０００−１２０４５５号公報
しかし、前述したようにエンジン始動時間を短縮してエンジン出力を立ち上げた場合には、エンジン始動完爆直後にエンジントルクが急激に立ち上がることから、エンジン始動ショックが生ずる。特に緩加速時にはそのようなショックをドライバが感じやすい。
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、緩加速時にはドライバにショックを感じさせることのなく、また急加速時にはレスポンスよく加速できるハイブリッド車のエンジン始動制御装置を提供することを目的としている。
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
本発明は、原動機としてモータ（１３）及びエンジン（１１）を併有するハイブリッド車のエンジン始動制御装置であって、モータ走行中にエンジン（１１）を始動する必要があるか否かを判定するエンジン始動判定手段（ステップＳ１）と、前記始動判定時にドライバの加速要求を検出する加速要求検出手段（４１）と、前記加速要求に応じた吸気管負圧に制御してからエンジンを始動するエンジン始動負圧制御手段（ステップＳ５〜Ｓ９）とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、モータ走行中のドライバの加速要求に応じた吸気管負圧に制御してからエンジンを始動するようにした。このようにすることで、緩加速時にはドライバにショックを感じさせることのなく、また急加速時にはレスポンスよく加速できるのである。
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
図１は本発明によるハイブリッド車のエンジン始動制御装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。図１において、太実線は機械力の伝達経路を示し、破線は電力線を示し、細実線は制御線を示す。
ハイブリッド車両１０は、エンジン１１と、動力分割機構１２と、走行／回生モータ１３と、始動／発電モータ１４と、減速装置１５と、差動装置１６と、駆動輪１７と、第１インバータ２１と、第２インバータ２２と、バッテリ２３と、ハイブリッドコントローラ３１と、エンジンコントローラ３２とを備える。
走行／制動モータ１３は、動力分割機構１２を介してエンジン１１に接続される。走行／制動モータ１３は、車両の推進（力行）と制動（回生）に用いられる。走行／制動モータ１３は、例えば三相同期モータや三相誘導モータ等の交流機である。
始動／発電モータ１４は、動力分割機構１２を介してエンジン１１に接続される。始動／発電モータ１４は、エンジン始動時にエンジン１１をクランキングする。また始動／発電モータ１４は、エンジン始動後においては、動力分割機構１２によって分岐されたエンジン１１の一部の動力によって発電する。始動／発電モータ１４は、例えば三相同期モータや三相誘導モータ等の交流機である。
低速走行時は、走行／制動モータ１３で走行する。ドライバのアクセルペダル踏込量が大きく、要求駆動力が大きくなったら、始動／発電モータ１４でエンジン１１を始動し、エンジン１１及び走行／制動モータ１３で走行する。そしてエンジン出力の一部を利用して始動／発電モータ１４で発電する。
エンジン１１、走行／制動モータ１３の駆動力は、減速装置１５、差動装置１６を介して駆動輪１７に伝達される。
第１インバータ２１は、走行／制動モータ１３とバッテリ２３とを電気的に接続する。第１インバータ２１は、車両の走行時にはバッテリ２３が充電している直流電力を交流電力に変換して走行／制動モータ１３へ供給する。また車両の制動時には、走行／制動モータ１３の回生交流電力を直流電力に変換してバッテリ２３を充電する。なお走行／制動モータ１３として直流電動モータを用いる場合には、インバータに代えてＤＣ／ＤＣコンバータを使用する。バッテリ２３は例えばニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池などの各種二次電池や、電気二重層キャパシタいわゆるパワキャパシタなどである。
第２インバータ２２は、始動／発電モータ１４とバッテリ２３とを接続する。第２インバータ２２は、車両の始動時にはバッテリ２３が充電している直流電力を交流電力に変換して始動／発電モータ１４へ供給する。また車両の走行中は、始動／発電モータ１４が発電する交流電力を直流電力に変換してバッテリ２３を充電する。なお始動／発電モータ１４として直流電動モータを用いる場合には、インバータに代えてＤＣ／ＤＣコンバータを使用する。
ハイブリッドコントローラ３１は、アクセルポジションセンサ４１で検出したアクセルペダルの踏込量に応じて目標駆動力を算出し、第１インバータ２１及び第２インバータ２２を介して走行／制動モータ１３及び始動／発電モータ１４を制御する。またハイブリッドコントローラ３１は、ＣＡＮ通信によってエンジンコントローラ３２と接続され、エンジンコントローラ３２を介してエンジン１１を制御する。またハイブリッドコントローラ３１は、制御線によってバッテリ２３を接続している。ハイブリッドコントローラ３１は、バッテリ２３の充電状態(State Of Charge;SOC)を検出するＳＯＣ検出手段としての機能も果たし、SOCが小さいときにはエンジン１１を始動するために始動／発電モータ１４を起動し、エンジン１１の駆動力によって始動／発電モータ１４で発電した電力をバッテリ２３に充電する。
エンジンコントローラ３２は、ハイブリッドコントローラ３１の信号を受信してエンジン１１へ供給する燃料の噴射時期及び噴射量、スロットルバルブ１１ａの開度などを制御する。
ここで本発明のポイントについて説明する。
前述のようにモータのみによる走行からエンジンを使用する走行へと移行するときには、エンジン始動に時間がかかると駆動力を滑らかに制御することができなくなり運転性が悪化する。そこでエンジン始動を短縮することが望ましい。そこでエンジン始動時間を短縮するための種々方法が提案されている。しかし、そのような方法によれば、エンジンの始動時ショックが生ずる場合がある。このショックは特に緩加速時にはドライバが感じやすい。
そこで本発明では、ドライバのアクセルペダル踏込操作が小さいときには、吸気管内に負圧を発達させた状態で燃料を噴射することで、エンジンの始動ショックを低減するようにした。具体的にはスロットルバルブを閉じる。また燃料を噴射せずにクランキングする時間を長くする。このようにすることでエンジンの始動時ショックを低減することができる。一方、ドライバのアクセルペダル踏込操作が大きいときにも、このような制御をしては加速レスポンスが悪化する。そこでこのようなときにはスロットルバルブを開き、また早めに燃料噴射を開始することで、吸気管内に負圧を発達させることなく、燃料を噴射するようにした。このようにすることで加速レスポンスを悪化させないのである。
以下では、エンジンコントローラ３２の具体的な制御ロジックについてフローチャートに沿って説明する。
図２はハイブリッド車のエンジン始動制御装置の動作を説明するメインフローチャートである。
ステップＳ１では、エンジンコントローラ３２は、ハイブリッドコントローラ３１からエンジン始動信号を受信したら、ステップＳ２以降の処理に進む。
ステップＳ２では、エンジンコントローラ３２は、前回エンジン始動であるか否か（すなわち今回が初めてのエンジン始動であるか否か）を判定する。前回始動でなければステップＳ３に進み、前回始動であればステップＳ８に進む。
ステップＳ３では、エンジンコントローラ３２は、タイマＴをリセットする。
ステップＳ４では、エンジンコントローラ３２は、目標を設定する。具体的な目標設定ルーチンの内容については後述する。
ステップＳ５では、エンジンコントローラ３２は、ハイブリッドコントローラ３１を介して始動／発電モータ１４でクランキングを開始する。
ステップＳ６では、エンジンコントローラ３２は、タイマＴが目標設定ルーチンＳ４で設定された目標時間Ｔ１を超えたか否か判定し、超えるまではステップＳ７に進み、超えたらステップＳ９に進む。
ステップＳ７では、エンジンコントローラ３２は、スロットルバルブ１１ａを目標設定ルーチンＳ４で設定された開度TVO1にする。
ステップＳ８では、エンジンコントローラ３２は、タイマＴを積算する。
ステップＳ９では、エンジンコントローラ３２は、燃料噴射を開始する。
ステップＳ１０では、エンジンコントローラ３２は、スロットルバルブ１１ａの開度をTVO1から通常の開度に戻す。
図３は目標設定ルーチンのフローチャートである。
ステップＳ４１では、エンジンコントローラ３２は、スロットルバルブ１１ａの目標開度TVO1を設定する。具体的には図４に示したグラフに基づいて設定する。この図４はアクセルペダル踏込量に対するスロットルバルブの目標開度TVO1を示す図である。アクセルペダル踏込量APOが所定値APO1以下のときは、目標開度TVO1は略全閉である。このようにするので、ドライバがアクセルペダルをあまり踏み込まず、要求駆動力が小さいときはスロットルバルブを略全閉にする。そしてドライバがアクセルペダルを大きく踏み込み、アクセルペダル踏込量が所定値APO1を超えるときは踏込量APOに応じたスロットルバルブ目標開度TVO1を設定する。なお図４は予め実験によって決定されている。
ステップＳ４２では、エンジンコントローラ３２は、アクセルペダル踏込量に基づき燃料噴射目標ディレイ時間Taを設定する。具体的には図５に示したグラフに基づいて設定する。この図５はアクセルペダル踏込量に対する燃料噴射目標ディレイ時間Taを示す図であり、予め実験によって決定されている。図５から明らかなようにドライバがアクセルペダルを踏み込むほど目標ディレイ時間Taは小さく、ドライバがアクセルペダルをあまり踏み込まないときは目標ディレイ時間Taは大きい。特にドライバのアクセルペダル踏込量が小さいときは要求駆動力が小さい。このようなときは例えばバッテリ２３のＳＯＣが小さいことからエンジン１１を始動する必要があると想定されるのでこのようなときには目標ディレイ時間Taを大きくして始動ショックを緩和する。
ステップＳ４３では、エンジンコントローラ３２は、アクセルペダル踏込速度に基づき燃料噴射目標ディレイ時間Tbを設定する。具体的には図６に示したグラフに基づいて設定する。この図６はアクセルペダル踏込速度に対する燃料噴射目標ディレイ時間Tbを示す図であり、予め実験によって決定されている。図６から明らかなようにドライバがアクセルペダルを速く踏み込むほど目標ディレイ時間Tbは小さく、ドライバがアクセルペダルをゆっくり踏み込むほど目標ディレイ時間Tbは大きい。
ステップＳ４４では、エンジンコントローラ３２は、目標ディレイ時間Ta及びTbの大小を比較し、Ta≦TbのときはステップＳ４５へ進んでTaを目標ディレイ時間T1とし、Ta＞TbのときはステップＳ４６へ進んでTbを目標ディレイ時間T1とする。
図７はアクセルペダル踏込量が小さいとき(APO≦APO1)のタイムチャートである。
時刻ｔ１１まではドライバのアクセルペダル踏込量が小さく（図７（Ｆ））、走行／制動モータ１３のみで走行する（図７（Ｅ）（Ｇ））。
時刻ｔ１１でドライバがアクセルペダルを踏み増すと（図７（Ｆ））、それにつれて走行／制動モータ１３のトルクも増大する（図７（Ｇ））。
時刻ｔ１２でアクセル踏込量が基準値APO2を超えたら（図７（Ｆ））、図２のフローチャートに示した制御を開始する（図２のステップＳ１→Ｓ２）。
タイマＴをリセットしてから（図２のステップＳ３）、目標値を設定する（図２のステップＳ４）。なおここではアクセルペダル踏込量APOは所定値APO1以下であり、目標開度TVO1は略全閉である。またアクセルペダル踏込量に基づいて設定された燃料噴射目標ディレイ時間Taと、アクセルペダル踏込速度に対する燃料噴射目標ディレイ時間Tbとで小さい方を目標ディレイ時間T1とする。
続いて始動／発電モータ１４でエンジン１１のクランキングを開始し（図７（Ａ）、図２のステップＳ５）、スロットルバルブの開度をTVO1にする（図７（Ｂ）、図２のステップＳ７）。
そして時刻ｔ１３でタイマＴが目標ディレイ時間T1を経過したら（図２のステップＳ６でＹｅｓ）、燃料噴射を開始するとともに（図７（Ｄ）、図２のステップＳ９）、スロットルバルブ１１ａの開度をTVO1から通常の開度に戻す（図７（Ｂ）、図２のステップＳ１０）。これによりエンジン１１がトルクを発生する（図７（Ｅ））。このようにスロットルバルブ１１ａを略全閉の状態でクランキングするので、吸気管内には負圧が十分発達しているため（図７（Ｃ））、エンジン１１の始動ショックを小さく抑えることができる。
図８はアクセルペダル踏込量が大きいとき(APO＞APO1)のタイムチャートである。
時刻ｔ２１まではドライバのアクセルペダル踏込量が小さく（図８（Ｆ））、走行／制動モータ１３のみで走行する（図８（Ｅ）（Ｇ））。
時刻ｔ２１でドライバがアクセルペダルを踏み増すと（図８（Ｆ））、それにつれて走行／制動モータ１３のトルクも増大する（図８（Ｇ））。
時刻ｔ２２でアクセル踏込量が基準値APO2を超えたら（図８（Ｆ））、図２のフローチャートに示した制御を開始する（図２のステップＳ１→Ｓ２）。
タイマＴをリセットしてから（図２のステップＳ３）、目標値を設定する（図２のステップＳ４）。なおここではアクセルペダル踏込量APOは所定値APO1よりも大きく、目標開度TVO1は図２に基づき決められる。またアクセルペダル踏込量に基づいて設定された燃料噴射目標ディレイ時間Taと、アクセルペダル踏込速度に対する燃料噴射目標ディレイ時間Tbとで小さい方を目標ディレイ時間T1とする。
続いて始動／発電モータ１４でエンジン１１のクランキングを開始し（図８（Ａ）、図２のステップＳ５）、スロットルバルブの開度をTVO1にする（図８（Ｂ）、図２のステップＳ７）。
そして時刻ｔ２３でタイマＴが目標ディレイ時間T1を経過したら（図２のステップＳ６でＹｅｓ）、燃料噴射を開始するとともに（図８（Ｄ）、図２のステップＳ９）、スロットルバルブ１１ａの開度を通常の開度にする（図８（Ｂ）、図２のステップＳ１０）。これによりエンジン１１がトルクを発生する（図８（Ｅ））。このようにスロットルバルブ１１ａを開度TVO1に開いてクランキングするので、吸気管内には負圧が発達せず（図８（Ｃ））、エンジン１１は大きなトルクを発生し、十分な加速をすることができる。
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、ドライバのアクセルペダル踏込操作が小さいときには、吸気管内に負圧を発達させた状態で燃料を噴射することで、エンジンの始動ショックを低減するようにした。具体的にはスロットルバルブを閉じる。また燃料を噴射せずにクランキングする時間を長くする。このようにすることでエンジンの始動時ショックを低減することができる。一方、ドライバのアクセルペダル踏込操作が大きいときにも、このような制御をしては加速レスポンスが悪化する。そこでこのようなときにはスロットルバルブを開き、また早めに燃料噴射を開始することで、吸気管内に負圧を発達させることなく、燃料を噴射するようにした。このようにすることで加速レスポンスを悪化させないのである。
このようにすることで、緩加速時にはドライバにショックを感じさせることのなく、また急加速時にはレスポンスよく加速できるハイブリッド車のエンジン始動制御装置を提供できるのである。
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
本発明によるハイブリッド車のエンジン始動制御装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。 ハイブリッド車のエンジン始動制御装置の動作を説明するメインフローチャートである。 目標設定ルーチンのフローチャートである。 アクセルペダル踏込量に対するスロットルバルブの目標開度TVO1を示す図である。 アクセルペダル踏込量に対する燃料噴射目標ディレイ時間Taを示す図である。 アクセルペダル踏込速度に対する燃料噴射目標ディレイ時間Tbを示す図である。 アクセルペダル踏込量が小さいとき(APO≦APO1)のタイムチャートである。 アクセルペダル踏込量が大きいとき(APO＞APO1)のタイムチャートである。
符号の説明
１１ エンジン
１３ 走行／回生モータ
１４ 始動／発電モータ（吸気管負圧制御手段）
４１ アクセルポジションセンサ（加速要求検出手段）
ステップＳ１ エンジン始動判定手段
ステップＳ５，Ｓ７ 吸気管負圧制御手段
ステップＳ９ エンジン始動手段

Claims (10)

  1. 原動機としてモータ及びエンジンを併有するハイブリッド車のエンジン始動制御装置であって、
    モータ走行中にエンジンを始動する必要があるか否かを判定するエンジン始動判定手段と、
    前記始動判定時にドライバの加速要求を検出する加速要求検出手段と、
    前記加速要求に応じた吸気管負圧に制御してからエンジンを始動するエンジン始動負圧制御手段と、
    を備えるハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
  2. 前記エンジン始動判定手段は、ドライバの加速要求に基づいてエンジン始動の必要があるか否かを判定する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
  3. 前記加速要求検出手段は、アクセル踏込量に基づいてドライバの加速要求を検出する、
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
  4. バッテリの充電状態を検出するＳＯＣ検出手段を備え、
    前記エンジン始動判定手段は、前記バッテリ充電状態に基づいてエンジン始動の必要があるか否かを判定する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
  5. 前記吸気管負圧制御手段は、加速要求に応じたスロットル開度にしてエンジンをクランキングし、
    前記エンジン始動手段は、クランキング開始から所定時間経過後に燃料噴射を開始してエンジンを始動する、
    ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
  6. 前記吸気管負圧制御手段は、加速要求が小さいほど吸気菅負圧が大きくなるように制御する、
    ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
  7. 前記吸気管負圧制御手段は、加速要求が所定要求よりも小さいときはスロットル開度を略全閉にする、
    ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
  8. 前記吸気管負圧制御手段は、加速要求が所定要求よりも大きいときは、加速要求が大きいほどスロットル開度を大きくする、
    ことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
  9. 前記吸気管負圧制御手段は、加速要求が小さいほどクランキング開始から燃料噴射を開始するまでの時間を延長する、
    ことを特徴とする請求項５から請求項８までのいずれか１項に記載のハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
  10. 前記吸気管負圧制御手段は、アクセル踏込量に基づいて算出した第１のディレイ時間と、アクセル踏込速度に基づいて算出した第２のディレイ時間とのうち、小さい時間を、クランキング開始から燃料噴射を開始するまでの時間にする、
    ことを特徴とする請求項５から請求項９までのいずれか１項に記載のハイブリッド車のエンジン始動制御装置。
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