JP2007246049A - Controller for hybrid electric car - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はハイブリッド電気自動車の制御装置に関し、特に電動機の駆動力が車両の駆動輪に伝達可能であると共に、電動機の回転軸とエンジンの出力軸とが連結可能なハイブリッド電気自動車の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a hybrid electric vehicle, and more particularly to a control device for a hybrid electric vehicle in which a driving force of an electric motor can be transmitted to a driving wheel of a vehicle and a rotating shaft of an electric motor and an output shaft of an engine can be connected.
従来より、エンジンと電動機とを車両に搭載し、エンジンの駆動力と電動機の駆動力とをそれぞれ車両の駆動輪に伝達可能とした、いわゆるパラレル型ハイブリッド電気自動車が開発され実用化されている。
このようなハイブリッド電気自動車では、エンジンの出力軸と電動機の回転軸とを連結可能であるため、モータ作動させた電動機の駆動力を利用してエンジンを始動することが可能である。
Conventionally, a so-called parallel type hybrid electric vehicle has been developed and put into practical use in which an engine and an electric motor are mounted on a vehicle and the driving force of the engine and the driving force of the electric motor can be transmitted to the driving wheels of the vehicle, respectively.
In such a hybrid electric vehicle, since the output shaft of the engine and the rotating shaft of the electric motor can be connected, the engine can be started using the driving force of the electric motor operated by the motor.
このように電動機の駆動力を利用してエンジンを始動するようにしたハイブリッド電気自動車は、例えば特許文献1によって提案されている。
特許文献1のハイブリッド電気自動車では、エンジンを停止して電動機のみで車両の駆動を行っているときに車両の急加速などで大きな駆動力が必要になると、電動機により自動的にエンジンを始動してエンジンからも駆動力を供給する。このとき、バッテリの電圧が設定値以下に低下している場合や、エンジンのクランキング信号が検出されない場合には、電動機によるエンジンの始動が不可能であるため、電動機に代えて始動モータによりエンジンを始動するようにしている。
A hybrid electric vehicle in which the engine is started using the driving force of the electric motor as described above is proposed by, for example,
In the hybrid electric vehicle of
また、特許文献2でも電動機の駆動力を利用してエンジンを始動するようにしたハイブリッド電気自動車が提案されている。
特許文献2のハイブリッド電気自動車も、特許文献1のハイブリッド電気自動車と同様に、エンジンを停止して電動機のみで車両の駆動を行っているときに車両の急加速などで大きな駆動力が必要になると、電動機によりエンジンを自動的に始動してエンジンからも駆動力を供給する。このとき、必要とされるトルクが判定値より大きい場合には、電動機でエンジンを始動することによって車両の駆動以外に電動機の駆動力が使用され、駆動トルクが不足する可能性があることから、電動機に代えて始動モータによりエンジンを始動するようにしている。
Similarly to the hybrid electric vehicle of
このようなハイブリッド電気自動車に用いられるバッテリは、使用時間の経過と共に徐々に劣化し、内部抵抗の増大によって出力可能な電力が減少していく。特許文献1或いは2のハイブリッド電気自動車では、このようなバッテリの劣化に伴う出力可能電力の低下には対応していないため、バッテリが劣化したときにバッテリから供給される電力ではエンジンを始動可能なトルクを電動機から発生することができず、エンジンを始動することができなくなるという問題が生じる。
The battery used in such a hybrid electric vehicle gradually deteriorates with the passage of time of use, and the power that can be output decreases as the internal resistance increases. Since the hybrid electric vehicle of
また、ハイブリッド電気自動車において電動機によりエンジンを始動する場合は、バッテリの直流電力をインバータによって交流電力に変換し、この交流電力を電動機に供給することによって電動機をモータ作動させる。しかし、寒冷地などで電動機の温度が低く、電動機の潤滑油の粘度が高い場合には、電動機自体を回転させるのに必要なトルクも増大するため、エンジンの始動に必要なトルクをエンジンに伝達することができず、エンジンを始動することができなくなるという問題が生じる。 When starting an engine with a motor in a hybrid electric vehicle, the DC power of the battery is converted into AC power by an inverter, and this AC power is supplied to the motor to operate the motor. However, when the temperature of the motor is low and the viscosity of the lubricating oil of the motor is high, such as in cold regions, the torque required to rotate the motor itself increases, so the torque necessary to start the engine is transmitted to the engine. The problem arises that the engine cannot be started and the engine cannot be started.
一方、電動機やインバータの温度が過度に上昇した場合においても、その特性によって本来常温で出力可能なトルクを発生させることができず、エンジンを始動することができなくなる可能性がある。
また、電動機によってエンジンを始動する場合には、始動スイッチの作動状態を検出して、始動スイッチが始動位置に操作されたときに電動機によってエンジンを始動するが、始動スイッチの作動状態を正しく検出することができない場合には、始動スイッチを始動位置としても電動機によるエンジンの始動が行われないという問題が生じる。
On the other hand, even when the temperature of the electric motor or the inverter is excessively increased, the characteristic cannot generate a torque that can be output at normal temperature, and the engine cannot be started.
When the engine is started by the electric motor, the operating state of the start switch is detected, and the engine is started by the electric motor when the start switch is operated to the start position, but the operating state of the start switch is correctly detected. If this is not possible, there arises a problem that the engine is not started by the electric motor even when the start switch is set to the start position.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電動機でのエンジンの始動が困難な状況にあってもエンジンを始動することができるハイブリッド電気自動車の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to control a hybrid electric vehicle that can start the engine even in a situation where it is difficult to start the engine with an electric motor. Is to provide.
上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置は、電動機の駆動力が車両の駆動輪に伝達可能であると共に、上記電動機の回転軸とエンジンの出力軸とが連結可能なハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記電動機に供給される電力を蓄えるバッテリと、上記電動機とは別に設けられ、上記エンジンの出力軸に駆動力を伝達して上記エンジンを始動可能な始動モータと、上記バッテリが出力可能な電力に基づき上記電動機の出力可能トルクを求め、上記電動機によって上記エンジンを始動するのに必要なトルクに対応して予め設定された所定トルクより上記出力可能トルクの方が小さいときには上記始動モータにより上記エンジンを始動する一方、上記出力可能トルクが上記所定トルク以上であるときには上記電動機により上記エンジンを始動する制御手段とを備えたことを特徴とする(請求項1)。 In order to achieve the above object, a control apparatus for a hybrid electric vehicle according to the present invention is a hybrid in which a driving force of an electric motor can be transmitted to driving wheels of a vehicle, and a rotating shaft of the electric motor and an output shaft of an engine can be connected. In a control device for an electric vehicle, a battery that stores electric power supplied to the electric motor, a starter motor that is provided separately from the electric motor and that can transmit the driving force to the output shaft of the engine and start the engine, and When the outputable torque of the electric motor is obtained based on the electric power that can be output from the battery, and the outputable torque is smaller than a predetermined torque set in advance corresponding to the torque required to start the engine by the electric motor. When the engine is started by the starter motor and the outputable torque is equal to or greater than the predetermined torque, By an electric motor, characterized in that a control means for starting the engine (claim 1).
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、バッテリが出力可能な電力に基づき求めた電動機の出力可能トルクの方が、電動機によってエンジンを始動するのに必要なトルクに対応して予め設定された所定トルクより小さい場合には始動モータによりエンジンが始動される一方、上記出力可能トルクが上記所定トルク以上であるときには電動機によりエンジンが始動される。 According to the control apparatus for a hybrid electric vehicle configured as described above, the outputable torque of the electric motor obtained based on the electric power that can be output by the battery corresponds to the torque necessary for starting the engine by the electric motor. When the torque is smaller than the predetermined torque set in advance, the engine is started by the starter motor. On the other hand, when the outputable torque is equal to or higher than the predetermined torque, the engine is started by the electric motor.
また、上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置は、電動機の駆動力が車両の駆動輪に伝達可能であると共に、上記電動機の回転軸とエンジンの出力軸とが連結可能なハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記電動機に供給される電力を制御するインバータと、上記電動機と上記インバータとの少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段と、上記電動機とは別に設けられ、上記エンジンの出力軸に駆動力を伝達して上記エンジンを始動可能な始動モータと、上記温度検出手段によって検出された温度が所定温度範囲内にあるときには上記電動機により上記エンジンを始動する一方、上記温度検出手段によって検出された温度が上記所定温度範囲内にないときには上記始動モータにより上記エンジンを始動する制御手段とを備えたことを特徴とする(請求項2)。 In order to achieve the above object, the hybrid electric vehicle control apparatus of the present invention can transmit the driving force of the electric motor to the driving wheels of the vehicle and can connect the rotating shaft of the electric motor and the output shaft of the engine. In the control apparatus for a hybrid electric vehicle, the inverter for controlling the electric power supplied to the electric motor, the temperature detecting means for detecting the temperature of at least one of the electric motor and the inverter, and the electric motor are provided separately, A starting motor capable of transmitting the driving force to the output shaft of the engine and starting the engine, and when the temperature detected by the temperature detecting means is within a predetermined temperature range, the motor is started by the electric motor, while the temperature When the temperature detected by the detection means is not within the predetermined temperature range, the engine is operated by the starter motor. Characterized by comprising a dynamic control means (claim 2).
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、電動機とインバータとの少なくとも一方の温度が所定温度範囲内にあるときには電動機によりエンジンが始動される一方、電動機とインバータとの少なくとも一方の温度が上記所定温度範囲内にないときには始動モータによりエンジンが始動される。
また、上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置は、電動機の駆動力が車両の駆動輪に伝達可能であると共に、上記電動機の回転軸とエンジンの出力軸とが連結可能なハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記電動機とは別に設けられ、上記エンジンの出力軸に駆動力を伝達して上記エンジンを始動可能な始動モータと、少なくとも上記エンジンを始動するための始動位置と上記エンジンを停止するための停止位置とを有する始動スイッチと、上記始動スイッチの作動状態を検出し、上記始動スイッチが上記始動位置に操作されたときに上記電動機により上記エンジンを始動する一方、上記始動スイッチの作動状態を検出することができない異常が生じた場合には上記始動スイッチが上記始動位置に操作されたときに上記電動機に代えて上記始動モータにより上記エンジンを始動する制御手段とを備えたことを特徴とする(請求項3)。
According to the hybrid electric vehicle control apparatus configured as described above, when the temperature of at least one of the electric motor and the inverter is within a predetermined temperature range, the engine is started by the electric motor, while at least one of the electric motor and the inverter is When the temperature is not within the predetermined temperature range, the engine is started by the starting motor.
In order to achieve the above object, the hybrid electric vehicle control apparatus of the present invention can transmit the driving force of the electric motor to the driving wheels of the vehicle and can connect the rotating shaft of the electric motor and the output shaft of the engine. In a control apparatus for a hybrid electric vehicle, a starter motor provided separately from the electric motor, capable of transmitting a driving force to the output shaft of the engine and starting the engine, and at least a start position for starting the engine A start switch having a stop position for stopping the engine; and an operating state of the start switch is detected, and the engine is started by the motor when the start switch is operated to the start position, When an abnormality that cannot detect the operating state of the start switch occurs, the start switch is operated to the start position. Instead of the electric motor, characterized in that a control means for starting the engine by the starter motor when it is (claim 3).
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、始動スイッチが始動位置に操作されたときに電動機によりエンジンが始動される一方、始動スイッチの作動状態を検出することができない異常が生じた場合に始動スイッチが始動位置に操作されたときには電動機に代えて始動モータによりエンジンが始動される。
また具体的には、上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記始動スイッチを介して上記始動モータに電力を供給可能に設けられた電源と、接点を開くことにより上記始動スイッチを介した上記電源から上記始動モータへの通電を遮断するカットリレーとを更に備え、上記始動スイッチは、始動位置に操作されたときに上記電源から上記始動モータへの通電を許容する一方、上記始動位置にないときに上記電源から上記始動モータへの通電を遮断し、上記制御手段は、上記始動スイッチの作動状態を検出し、上記始動スイッチが上記始動位置に操作されたときに上記カットリレーの接点を開くと共に上記電動機により上記エンジンを始動する一方、上記始動スイッチの作動状態を検出することができないときには上記電動機による上記エンジンの始動を行わずに上記カットリレーの接点を閉じることを特徴とする(請求項4)。
According to the hybrid electric vehicle control apparatus configured as described above, the engine is started by the electric motor when the start switch is operated to the start position, and an abnormality in which the operation state of the start switch cannot be detected occurs. In this case, when the start switch is operated to the start position, the engine is started by the start motor instead of the electric motor.
More specifically, in the control apparatus for the hybrid electric vehicle, from a power source provided so as to be able to supply power to the starter motor via the start switch, and from the power source via the start switch by opening a contact point. A cut relay that cuts off the power supply to the starter motor, and the starter switch allows the power supply from the power source to the starter motor when operated to the start position, while not in the start position. The energization from the power source to the starting motor is cut off, and the control means detects an operating state of the starting switch, opens the cut relay contact when the starting switch is operated to the starting position, and When the engine is started by the electric motor and the operating state of the start switch cannot be detected, the electric motor Serial and wherein the closing contacts of the cut relay without starting the engine (claim 4).
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、始動スイッチが始動位置に操作されたとき、カットリレーの接点を開くことにより、始動スイッチを介した電源から始動モータへの通電が遮断されて始動モータは作動せず、電動機がモータ作動することにより、電動機の駆動力によってエンジンが始動する。
一方、始動スイッチの作動状態を検出することができないときには、始動スイッチが始動位置に操作されると、電動機によるエンジンの始動は行わず、カットリレーの接点を閉じることにより、始動スイッチを介して電源から始動モータに通電がなされ、始動モータが作動することによってエンジンが始動する。
According to the hybrid electric vehicle control apparatus configured as described above, when the start switch is operated to the start position, the power supply from the power source via the start switch is cut off by opening the contact of the cut relay. Thus, the starting motor does not operate, and the motor is operated, so that the engine is started by the driving force of the electric motor.
On the other hand, when the operating state of the start switch cannot be detected, if the start switch is operated to the start position, the engine is not started by the electric motor, and the power source is supplied via the start switch by closing the contact of the cut relay. The start motor is energized from the start, and the engine starts when the start motor operates.
本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、バッテリが出力可能な電力に基づき求めた電動機の出力可能トルクの方が、電動機によってエンジンを始動するのに必要なトルクに対応して予め設定された所定トルクより小さい場合には始動モータによりエンジンを始動するようにしたので、バッテリが劣化して出力可能な電力が低下しても始動モータによって確実にエンジンを始動することができる。 According to the control apparatus for a hybrid electric vehicle of the present invention, the outputtable torque of the electric motor obtained based on the electric power that can be output by the battery is set in advance corresponding to the torque required to start the engine by the electric motor. When the torque is smaller than the predetermined torque, the engine is started by the starter motor. Therefore, even if the battery deteriorates and the output power can be reduced, the engine can be started reliably by the starter motor.
また、本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、電動機とインバータとの少なくとも一方の温度が上記所定温度範囲内にないときには始動モータによりエンジンを始動するようにしたので、電動機或いはインバータの温度が過度に低下或いは上昇して本来のトルクを電動機から発生することができないような場合であっても、始動モータによって確実にエンジンを始動することができる。 Further, according to the control apparatus for a hybrid electric vehicle of the present invention, when the temperature of at least one of the electric motor and the inverter is not within the predetermined temperature range, the engine is started by the starting motor. Even when the torque is excessively lowered or raised and the original torque cannot be generated from the electric motor, the engine can be reliably started by the starting motor.
また、本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、始動スイッチの作動状態を検出することができない異常が生じたときには電動機に代えて始動モータによりエンジンを始動するようにしたので、始動スイッチの作動状態を検出することができないときであっても確実にエンジンを始動することができる。
更に請求項4のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、上記効果に加え、始動スイッチの作動状態を検出することができる場合には、始動スイッチが始動位置となったときにカットリレーの接点を開くことにより、始動スイッチを介した電源から始動モータへの通電が遮断されて始動モータは作動しないので、電動機と始動モータとで同時にエンジンを始動するようなことがないという効果がある。
Further, according to the control apparatus for a hybrid electric vehicle of the present invention, when an abnormality in which the operation state of the start switch cannot be detected occurs, the engine is started by the start motor instead of the electric motor. Even when the operating state cannot be detected, the engine can be reliably started.
Further, according to the control apparatus for a hybrid electric vehicle of
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図1は本発明の一実施形態であるハイブリッド電気自動車1の制御装置の要部構成図である。ディーゼルエンジン(以下エンジンという)2の出力軸であるクランク軸にはクラッチ4の入力軸が連結されており、クラッチ4の出力軸は永久磁石式同期電動機(以下電動機という)6の回転軸を介して自動変速機(以下変速機という)8の入力軸が連結されている。また、変速機8の出力軸はプロペラシャフト10、差動装置12及び駆動軸14を介して左右の駆動輪16に接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a main part of a control device for a hybrid
従って、クラッチ4が接続されているときには、エンジン2の出力軸と電動機6の回転軸とが連結されると共に変速機8を介して駆動輪16と機械的に接続可能となり、クラッチ4が切断されているときには、エンジン2の出力軸と電動機6の回転軸との連結が解除され、電動機6の回転軸のみが変速機8を介して駆動輪16と機械的に接続可能となる。
電動機6は、バッテリ18に蓄えられた直流電力がインバータ(電力制御手段)20によって交流電力に変換されて供給されることによりモータとして作動し、その駆動トルクが変速機8によって適切な速度に変速された後に駆動輪16に伝達されるようになっている。また、車両減速時には、電動機6が発電機として作動し、駆動輪16の回転による運動エネルギが変速機8を介し電動機6に伝達されて交流電力に変換されることにより回生制動トルクを発生する。そして、この交流電力はインバータ20によって直流電力に変換された後、バッテリ18に充電され、駆動輪16の回転による運動エネルギが電気エネルギとして回収される。
Therefore, when the
The
一方、エンジン2の駆動トルクは、クラッチ4が接続されているときに電動機6の回転軸を経由して変速機8に伝達され、適切な速度に変速された後に駆動輪16に伝達されるようになっている。従って、エンジン2の駆動トルクが駆動輪16に伝達されているときに電動機6がモータとして作動する場合には、エンジン2の駆動トルクと電動機6の駆動トルクとがそれぞれ変速機8を介して駆動輪16に伝達されることになる。即ち、車両の駆動のために駆動輪16に伝達されるべき駆動トルクの一部がエンジン2から供給されると共に、残部が電動機6から供給される。
On the other hand, the drive torque of the
また、バッテリ18の充電率(以下SOCという)が低下してバッテリ18を充電する必要があるときには、電動機6が発電機として作動すると共に、エンジン2の駆動力の一部を用いて電動機6を駆動することにより発電が行われ、発電された交流電力をインバータ20によって直流電力に変換した後にバッテリ18に充電するようにしている。
車両ECU22(制御手段)は、車両やエンジン2の運転状態、及びエンジンECU24、インバータECU26並びにバッテリECU28からの情報などに応じて、クラッチ4の接続・切断制御及び変速機8の変速段切換制御を行うと共に、これらの制御状態や車両の発進、加速、減速など様々な運転状態に合わせてエンジン2や電動機6を適切に運転するための統合制御を行う。
When the charging rate (hereinafter referred to as SOC) of the
The vehicle ECU 22 (control means) performs connection / disconnection control of the
エンジンECU24は、車両ECU22からの情報に基づきエンジン2の始動・停止のための制御を行うほか、エンジン2のアイドル運転制御や排ガス浄化装置(図示せず)の再生制御など、エンジン2自体の運転に必要な各種制御を行うと共に、車両ECU22によって設定されたエンジン2に必要とされるトルクをエンジン2が発生するよう、エンジン2の燃料の噴射量や噴射時期などを制御する。
The
一方、インバータECU26は、電動機6やインバータ20の状態を監視して車両ECU22にその情報を送るほか、車両ECU22によって設定された電動機6が発生すべきトルクに基づきインバータ20を制御することにより、電動機6をモータ作動または発電機作動させて運転制御する。
また、バッテリECU28は、バッテリ18の温度や、バッテリ18の電圧、インバータ20とバッテリ18との間に流れる電流などを検出すると共に、これらの検出結果からバッテリ18のSOCを求め、求めたSOCを検出結果と共に車両ECU22に送っている。
On the other hand, the
The
そして車両ECU22は、これらエンジンECU24、インバータECU26及びバッテリECU28との間で相互に情報をやりとりしながら、エンジン2及び電動機6を適切に制御するようエンジンECU24及びインバータECU26に指示すると共に、クラッチ4及び変速機8を適宜制御する。
車両ECU22はこのような制御を行う際、アクセルペダル30の踏込量を検出するアクセル開度センサ32や、車両の走行速度を検出する車速センサ34及び電動機6の回転数を検出する回転数センサ36の検出結果に基づき、車両の走行に必要な要求トルクを演算する。そして、各ECUからの情報に基づき、そのときの車両の運転状態やエンジン2及び電動機6の運転状態に応じて、この要求トルクをエンジン2及び電動機6に配分し、エンジンECU24やインバータECU26に指示すると共に、必要に応じて変速機8やクラッチ4を制御する。
Then, the
When the
このとき、電動機6のみにトルクを配分してエンジン2にはトルクを配分しない場合には、車両ECU22がクラッチ4を切断すると共に、インバータECU26に対して電動機6の出力トルクを要求トルクとするように指示する。
エンジンECU24はエンジン2をアイドル運転する一方、インバータECU26は、車両ECU22が指示したトルクに応じてインバータ20を制御し、バッテリ18の直流電力がインバータ20によって交流電力に変換されて電動機6に供給される。電動機6は交流電力が供給されることによってモータ作動して要求トルクを出力し、電動機6の出力トルクは変速機8を介して駆動輪16に伝達される。
At this time, when the torque is distributed only to the
The
また、エンジン2及び電動機6の両方にトルクを配分する場合には、車両ECU22がクラッチ4を接続し、エンジンECU24に対してエンジン2に配分された出力トルクを指示すると共に、インバータECU26に対して電動機6に配分された出力トルクを指示する。
エンジンECU24は車両ECU22が指示したトルクをエンジン2が出力するようエンジン2を制御すると共に、インバータECU26は、車両ECU22が指示したトルクに応じてインバータ20を制御することにより、エンジン2の出力トルクと電動機6のトルクとの合計が要求トルクとなり、変速機8を介して駆動輪16に伝達される。
When distributing torque to both the
The
一方、エンジン2のみにトルクを配分して電動機6にはトルクを配分しない場合は、車両ECU22がクラッチ4を接続状態とし、エンジンECU24に対してエンジン2の出力トルクを要求トルクとするよう指示すると共に、インバータECU26に対して電動機6の出力トルクを零とするように指示する。
エンジンECU24は車両ECU22が指示した要求トルクをエンジン2が出力するようエンジン2を制御すると共に、インバータECU26は、電動機6がモータ及び発電機のいずれとしても動作しないようインバータ20を制御することにより、エンジン2から出力された要求トルクが変速機8を介して駆動輪16に伝達される。
On the other hand, when the torque is distributed only to the
The
ところで電動機6の回転軸はクラッチ4を介してエンジン2の出力軸と連結可能であることから、電動機6をモータ作動させることによりエンジン2を始動することができる。しかしながら、何らかの理由によりエンジン2の始動に必要なトルクを電動機6が出力できない場合を考慮し、エンジン2には電動機6とは別に始動モータ38を設けている。
この始動モータ38は、エンジンのみを駆動源とした一般的な車両に設けられるエンジン始動用モータと同様のものであり詳細な説明は省略するが、エンジン2の出力軸端部に取り付けられたリングギヤ(図示せず)に係脱可能に噛合するピニオンギヤ(図示せず)を備え、リングギヤに噛合したピニオンギヤによりエンジン2の出力軸を駆動してエンジン2の始動を行えるようになっている。
Incidentally, since the rotating shaft of the
The
車両ECU22は、このような始動モータ38を用いたエンジン2の始動と、電動機6によるエンジン2の始動とを適宜切り換えて行うが、このときに始動モータ38を制御するための始動制御部40を有している。この始動制御部40を含んだ始動モータ38の制御回路構成を図2に示す。
図2に示すように、始動モータ38は始動スイッチ42の第1接点42aが閉じたときこの第1接点42aとカットリレー44の接点44aとを介して電源バッテリ(電源)46から電力が供給されるようになっている。なお、この電源バッテリ46は、始動モータ38への電力供給だけではなく、車両ECU22、インバータECU、バッテリECU28を初めとして、エンジン2やクラッチ4及び変速機8の運転制御に使用される各種デバイスやセンサなどにも電力を供給している。
The
As shown in FIG. 2, when the
始動スイッチ42は、このような電源バッテリ46から各ECU、デバイス及びセンサへの電力供給を遮断すると共にエンジン2を停止させるためのオフ位置(停止位置)、上記電力供給を行うためのオン位置、及びエンジン2を始動するための始動位置の3つの位置に切り換え操作可能となっており、オン位置から始動位置に切り換え操作された後で操作者が手を離すと自動的にオン位置に戻る。そして、始動スイッチ42が始動位置に操作されると第1接点42aが閉じ、オフ位置及びオン位置にあるときには第1接点42aが開くようになっている。
The
また、カットリレー44の接点44aは常閉接点であり、電磁コイル44bが通電されて励磁されることにより開く。
カットリレー44の電磁コイル44bは、一端が電源バッテリ46の正極に接続されると共に、他端が始動制御部40の端子t3に接続されており、始動制御部40からの制御信号によって励磁されるようになっている。
The
The
従って、カットリレー44の接点44aが閉じた状態で始動スイッチ42が始動位置に操作され、始動スイッチ42の第1接点42aが閉じると、電源バッテリ46から始動モータ38に電力が供給されて始動モータ38が作動する一方、カットリレー44の電磁コイル44bが励磁されて接点44aが開いた状態では、始動スイッチ42の第1接点42aが閉じても電源バッテリ46から始動モータ38への電力供給が遮断されており、始動モータ38は作動しない。
Accordingly, when the
始動スイッチ42は第1接点42aと同様に作動する第2接点42bを有しており、この第2接点42bの一端は電源バッテリ46の正極に接続され、他端は2本の信号線48a及び48bを介して始動制御部40の端子t1及びt2にそれぞれ接続されており、始動制御部40によって始動スイッチ42の作動状態を検出するようになっている。
ここで、2本の信号線48a及び48bを介して始動スイッチ42の作動状態を検出するようにしているのは、これら信号線48a及び48bが正常に始動制御部40に接続されていることを検出するためである。
The
Here, the operation state of the
即ち、信号線48a及び48bのいずれか一方が断線している場合、例えば信号線48aが断線しているとすると、始動スイッチ42が始動位置に操作されて第2接点42bが閉じることにより、正常な信号線48bを介して始動制御部40の端子t2には電源バッテリ46の電圧(以下電源電圧という)が印加されるが、信号線48aは断線しているため端子t1には電源電圧が印加されず、端子t1の電圧は0Vとなる。
That is, if either one of the
また、信号線48a及び48bのいずれか一方が断線した上に始動制御部40側の断線端部が電源電圧の印加される部位に接触している場合、例えば信号線48aがそのような状態にあるとすると、始動スイッチ42が始動位置に操作されない状態で第2接点42bが開いているときには、正常な信号線48bが接続された始動制御部40の端子t2には電源電圧が印加されずに端子t2の電圧は0Vとなるが、信号線48aには電源電圧が印加されていることになる。
In addition, when either one of the
このように、2本の信号線48a及び48bのいずれかに異常がある場合には端子t1及びt2の電圧が異なることから、始動制御部40では端子t1及びt2の電圧を監視することによって、信号線48a及び48bが正常であるか否かを監視している。
なお、始動制御部40には接地端子Gと、電源バッテリ46が接続される電源端子Pとを有しており、始動制御部40内への電力供給に使用される。
As described above, when either of the two
The
このように構成された始動モータ38の制御回路を用い、始動制御部40は図3に示すフローチャートに従って始動制御を行う。この始動制御は始動スイッチ42がオフ位置からオン位置に切り換え操作されると処理を開始するようになっている。
始動制御が開始されると、まずステップS1で始動スイッチ42が始動位置とされたか否かを判定する。そして、始動スイッチ42が始動位置となっていなければ、ステップS1の処理を繰り返して待機状態となる。また、始動スイッチ42が始動位置に操作されるとステップS2に進んで、電動機6によるエンジン2の始動が困難な状態であるか否かを判定する。
Using the control circuit of the
When the start control is started, it is first determined in step S1 whether or not the
ステップS2では、電動機6によるエンジン2の始動が困難な状態として、第1乃至第4の4つの状態を判定している。
第1の状態は、バッテリ18の出力可能電力に関するものである。バッテリ18は使用を重ねるに従って徐々に劣化し、出力可能な電力が次第に低下していく。そこで、始動制御部40は、バッテリECU28から車両ECU22に送られたバッテリ18の電圧及び電流の検出結果からバッテリ18の内部抵抗を求め、この内部抵抗の変化からバッテリ18の劣化度合いを示す劣化係数を算出している。そして、バッテリ18が新品のときの出力可能電力にこの劣化係数を乗じることにより、現在のバッテリ18から出力可能な電力を求め、この電力を電動機6に供給したときに電動機6が出力可能なトルクを算出する。
In step S2, the first to fourth states are determined as states in which it is difficult to start the
The first state relates to the power that can be output from the
始動制御部40は、電動機6によりエンジン2を始動する際に必要な電動機6の出力トルクよりわずかに大きめに設定されたトルク(所定トルク)を始動トルクとして予め記憶しており、電動機6が出力可能なトルクが始動トルク未満である場合には、電動機6によるエンジン2の始動が困難な状態と判定する。
第2の状態は、エンジン2の温度に関するものである。寒冷地などでエンジン2の温度が大きく低下している場合には、エンジン2の潤滑油の粘度が増大することにより、エンジン2の始動に必要なトルクが増大する。このため、エンジン2の温度を検出するエンジン温度センサ50が検出したエンジン2の温度が所定温度未満となった場合には、電動機6によるエンジン2の始動が困難な状態と判定する。
The
The second state relates to the temperature of the
第3の状態は、電動機6及びインバータ20の温度に関するものである。電動機6も寒冷地などで温度が大きく低下した場合には、電動機6の潤滑油の粘度が増大することにより、エンジン2の始動に必要なトルクが増大する。また、電動機6やインバータ20の温度が大きく上昇した場合には、通常の出力トルクを発生することができなくなる。このため、電動機6の温度を検出する電動機温度センサ(温度検出手段)52が検出した電動機6の温度が所定範囲外となった場合には、電動機6によるエンジン2の始動が困難な状態と判定する。
The third state relates to the temperatures of the
なお、電動機6とインバータ20とには共通の冷却水流路(図示せず)が設けられており、電動機温度センサ52はこの冷却水流路内の冷却水温を電動機6の温度として検出している。従って、電動機温度センサ52が検出した温度はインバータ20の温度も表していることになる。しかしながら、本実施形態のように電動機6及びインバータ20の温度を共通の温度センサで検出せず、それぞれ別個の温度センサで検出し、いずれかの温度が所定温度範囲外となったときに、電動機6によるエンジン2の始動が困難な状態と判定するようにしても良い。
The
第4の状態は、始動スイッチ42から始動制御部40に接続された信号線48a及び48bに関するものである。始動スイッチ42の操作状態を検出するための信号線48a及び48bのいずれかに異常が生じた場合、いずれの信号線が正常であるか判定できないため、始動スイッチ42の操作状態を正しく検出することができない。このため、電動機6によりエンジン2を始動してしまうと、電動機6と始動モータ38とにより同時にエンジン2を始動して始動モータ38を破損してしまう可能性があるので、このように信号線48a及び48bのいずれかに異常が生じた場合も電動機6によるエンジン2の始動が困難な状態と判定する。
The fourth state relates to the
ステップS2でこれら4つの状態のいずれにも該当せず、電動機6によるエンジン2の始動が困難な状態ではないと判定するとステップS3に進み、始動制御部40の端子t3から電源電圧の信号を出力することによってカットリレー44の電磁コイル44bを励磁し、接点44aを開放する。
次にステップS4に進むと、カットリレー44の接点44aを開放することにより始動スイッチ42の第1接点42aを介した電源バッテリ46から始動モータ38への通電を遮断していることから、始動モータ38が作動することがないので、始動制御部40は電動機6によるエンジン2の始動を許可する。
If it is determined in step S2 that none of these four states is applicable and it is not difficult to start the
Next, when the process proceeds to step S4, the power supply from the
これを受けて、車両ECU22は変速機8がニュートラル位置となって電動機6と駆動輪16との機械的な接続が遮断されると共にクラッチ4が接続されているのを確認後、インバータECU26に対してエンジン2の始動に必要な電動機6の出力トルクを指示すると共に、エンジンECU24にエンジン2を運転するよう指示する。
インバータECU26は車両ECU22からの指示に基づき、電動機6をモータ作動させて車両ECU22から指示された出力トルクを発生させることによりエンジン2をクランキングし、エンジンECU24がエンジン2への燃料の供給を開始することによりエンジン2が始動し、始動制御が終了する。
In response to this, the
Based on an instruction from the
このように、電動機6によってエンジン2の始動が行われる場合には、カットリレー44の接点44aを開放することにより始動スイッチ42の第1接点42aを介した電源バッテリ46から始動モータ38への通電が遮断されることから、始動モータ38が作動することがないので、電動機6と始動モータ38とで同時にエンジン2を始動して始動モータ38が破損するというような不具合が防止される。
As described above, when the
一方、ステップS2で上記第1乃至第4の4つの状態のいずれかにあって電動機6によるエンジン2の始動が困難な状態と判定した場合にはステップS5に進み、始動制御部40の端子t3から0Vの信号を出力することにより、カットリレー44の電磁コイル44bを非励磁とすると共にステップS6で始動モータ38による始動を許可する。
このようにしてカットリレー44の電磁コイル44bが非励磁となることにより接点44aは閉じた状態となるので、始動スイッチ42の第1接点42aが閉じられることによって始動モータ38に電源バッテリ46から電力が供給され、始動モータ38のピニオンギヤがリングギヤに噛合して、始動モータ38の駆動力がエンジン2の出力軸に伝達される。
On the other hand, if it is determined in step S2 that it is difficult to start the
Since the
このとき、車両ECU22は始動モータ38での始動許可を受け、クラッチ4を切断してエンジン2の出力軸と電動機6の回転軸との接続を遮断し、エンジンECU24にエンジン2を運転するよう指示する。
エンジンECU24は車両ECU22の指示を受けてエンジン2への燃料の供給を開始することによりエンジン2が始動し、始動制御が終了する。
At this time, the
When the
以上のように、始動スイッチ42を始動位置としてエンジン2を始動する際、電動機6によるエンジン2の始動が困難な状態にあることを検出した場合には、始動モータ38によってエンジン2を始動するようにしたので、エンジン2を確実に始動することが可能となる。
特に、バッテリ18が現時点で出力可能な電力に基づき求めた電動機6から出力可能なトルクの方が、電動機6によってエンジン2を始動するのに必要な始動トルクより小さい場合に、電動機6によるエンジン2の始動が困難な状態と判定するようにしたので、バッテリ18が劣化して出力可能な電力が低下しても、始動モータ38により確実にエンジン2を始動することができる。
As described above, when starting the
In particular, when the torque that can be output from the
また、電動機6及びインバータ20の温度が所定温度範囲内にない場合に、電動機6によるエンジン2の始動が困難な状態と判定するようにしたので、電動機6及びインバータ20の温度が過度に低下或いは上昇して本来のトルクを発生することができないような場合であっても、始動モータ38によって確実にエンジンを始動することができる。
なお、電動機6及びインバータ20の温度を別個に検出するようにした場合には、いずれか一方の温度が所定温度範囲内にない場合に、電動機6によるエンジン2の始動が困難な状態と判定すれば、同様の効果を得ることができる。
In addition, when the temperature of the
When the temperatures of the
更に、信号線48a或いは48bの異常により始動スイッチ42の作動状態を検出することができない場合に、電動機6によるエンジン2の始動が困難な状態と判定するようにしたので、始動スイッチ42の作動状態を検出することができないときであっても、始動スイッチ42が始動位置に操作されたときに始動モータ38によって確実にエンジンを始動することができる。
Further, when the operation state of the
以上で本発明の一実施形態に係るハイブリッド電気自動車の制御装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、バッテリ18の電圧と電流とに基づきバッテリ18の内部抵抗を求め、内部抵抗の変化からバッテリ18の劣化度合いを検出するようにしたが、バッテリ18の劣化度合いの検出方法はこれに限られるものではなく、バッテリ18の使用開始後の積算電流値などに基づいて検出するようにしても良いし、種々知られている方法を採用することが可能である。
Although the description of the control apparatus for a hybrid electric vehicle according to one embodiment of the present invention is finished above, the present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the above-described embodiment, the internal resistance of the
また、上記実施形態では、電動機6をクラッチ4と変速機8との間に配置するようにしたが、電動機6の配置はこれに限られるものではなく、例えばエンジン2とクラッチ4との間に電動機6を配置したハイブリッド電気自動車などであってもよい。
なお、上記実施形態ではエンジン2をディーゼルエンジンとしたが、エンジン形式はこれに限られるものではなく、ガソリンエンジンなどでも良い。
In the above embodiment, the
In the above embodiment, the
また、上記実施形態において、電動機6を永久磁石式同期電動機としたが電動機の形式もこれに限られるものではない。
Moreover, in the said embodiment, although the
1 ハイブリッド電気自動車
2 エンジン
6 電動機
16 駆動輪
18 バッテリ
22 車両ECU(制御手段)
38 始動モータ
40 始動制御部
42 始動スイッチ
44 カットリレー
46 電源バッテリ(電源)
52 電動機温度センサ(温度検出手段)
DESCRIPTION OF
38
52 Electric motor temperature sensor (temperature detection means)
Claims (4)
上記電動機に供給される電力を蓄えるバッテリと、
上記電動機とは別に設けられ、上記エンジンの出力軸に駆動力を伝達して上記エンジンを始動可能な始動モータと、
上記バッテリが出力可能な電力に基づき上記電動機の出力可能トルクを求め、上記電動機によって上記エンジンを始動するのに必要なトルクに対応して予め設定された所定トルクより上記出力可能トルクの方が小さいときには上記始動モータにより上記エンジンを始動する一方、上記出力可能トルクが上記所定トルク以上であるときには上記電動機により上記エンジンを始動する制御手段と
を備えたことを特徴とするハイブリッド電気自動車の制御装置。 In the control apparatus for a hybrid electric vehicle, the driving force of the electric motor can be transmitted to the driving wheels of the vehicle, and the rotation shaft of the electric motor and the output shaft of the engine can be connected.
A battery for storing electric power supplied to the electric motor;
A starter motor provided separately from the electric motor, capable of transmitting the driving force to the output shaft of the engine and starting the engine;
The outputable torque of the electric motor is obtained based on the electric power that can be output by the battery, and the outputable torque is smaller than a predetermined torque set in advance corresponding to the torque required to start the engine by the electric motor. And a control means for starting the engine by the starting motor and starting the engine by the electric motor when the outputable torque is equal to or greater than the predetermined torque.
上記電動機に供給される電力を制御するインバータと、
上記電動機と上記インバータとの少なくとも一方の温度を検出する温度検出手段と、
上記電動機とは別に設けられ、上記エンジンの出力軸に駆動力を伝達して上記エンジンを始動可能な始動モータと、
上記温度検出手段によって検出された温度が所定温度範囲内にあるときには上記電動機により上記エンジンを始動する一方、上記温度検出手段によって検出された温度が上記所定温度範囲内にないときには上記始動モータにより上記エンジンを始動する制御手段と
を備えたことを特徴とするハイブリッド電気自動車の制御装置。 In the control apparatus for a hybrid electric vehicle, the driving force of the electric motor can be transmitted to the driving wheels of the vehicle, and the rotation shaft of the electric motor and the output shaft of the engine can be connected.
An inverter for controlling electric power supplied to the electric motor;
Temperature detecting means for detecting the temperature of at least one of the electric motor and the inverter;
A starter motor provided separately from the electric motor, capable of transmitting the driving force to the output shaft of the engine and starting the engine;
The engine is started by the electric motor when the temperature detected by the temperature detecting means is within a predetermined temperature range, and when the temperature detected by the temperature detecting means is not within the predetermined temperature range, the engine is started by the starting motor. And a control means for starting the engine.
上記電動機とは別に設けられ、上記エンジンの出力軸に駆動力を伝達して上記エンジンを始動可能な始動モータと、
少なくとも上記エンジンを始動するための始動位置と上記エンジンを停止するための停止位置とを有する始動スイッチと、
上記始動スイッチの作動状態を検出し、上記始動スイッチが上記始動位置に操作されたときに上記電動機により上記エンジンを始動する一方、上記始動スイッチの作動状態を検出することができない異常が生じた場合には上記始動スイッチが上記始動位置に操作されたときに上記電動機に代えて上記始動モータにより上記エンジンを始動する制御手段と
を備えたことを特徴とするハイブリッド電気自動車の制御装置。 In the control apparatus for a hybrid electric vehicle, the driving force of the electric motor can be transmitted to the driving wheels of the vehicle, and the rotation shaft of the electric motor and the output shaft of the engine can be connected.
A starter motor provided separately from the electric motor, capable of transmitting the driving force to the output shaft of the engine and starting the engine;
A start switch having at least a start position for starting the engine and a stop position for stopping the engine;
When the operation state of the start switch is detected, and the engine is started by the electric motor when the start switch is operated to the start position, and an abnormality in which the operation state of the start switch cannot be detected occurs. And a control means for starting the engine by the start motor instead of the electric motor when the start switch is operated to the start position.
接点を開くことにより上記始動スイッチを介した上記電源から上記始動モータへの通電を遮断するカットリレーとを更に備え、
上記始動スイッチは、始動位置に操作されたときに上記電源から上記始動モータへの通電を許容する一方、上記始動位置にないときに上記電源から上記始動モータへの通電を遮断し、
上記制御手段は、上記始動スイッチの作動状態を検出し、上記始動スイッチが上記始動位置に操作されたときに上記カットリレーの接点を開くと共に上記電動機により上記エンジンを始動する一方、上記始動スイッチの作動状態を検出することができないときには上記電動機による上記エンジンの始動を行わずに上記カットリレーの接点を閉じることを特徴とする請求項3に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。 A power source provided to supply power to the starter motor via the start switch;
A cut relay that cuts off the energization from the power source to the start motor via the start switch by opening a contact;
The start switch allows energization from the power source to the start motor when operated to a start position, while interrupting energization from the power source to the start motor when not in the start position,
The control means detects the operating state of the start switch, and when the start switch is operated to the start position, opens the contact of the cut relay and starts the engine by the electric motor, 4. The control device for a hybrid electric vehicle according to claim 3, wherein when the operating state cannot be detected, the contact of the cut relay is closed without starting the engine by the electric motor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006076138A JP2007246049A (en) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | Controller for hybrid electric car |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010196579A (en) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Nissan Motor Co Ltd | Engine start device and engine start method |
JP2011179428A (en) * | 2010-03-02 | 2011-09-15 | Hino Motors Ltd | Hybrid automobile |
JP2017089508A (en) * | 2015-11-11 | 2017-05-25 | 株式会社デンソー | Engine starting device |
-
2006
- 2006-03-20 JP JP2006076138A patent/JP2007246049A/en not_active Withdrawn
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