JP2010167899A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンとモータとの間にクラッチが介装される構成のハイブリッド車両においてエンジンのクランキング状態を検出する。
【解決手段】エンジンと、モータジェネレータと、エンジンとモータジェネレータとの間を断接する第１クラッチと、モータジェネレータと駆動輪との間を断接する第２クラッチとを備え、第１クラッチを締結してモータジェネレータを回転駆動することでエンジンのクランキングを行ってエンジンを始動するハイブリッド車両の制御装置において、エンジンを始動させる始動要求があるか否かを判定する始動要求判定手段（Ｓ１２）と、第１クラッチの締結状態を判定する第１クラッチ締結状態判定手段（Ｓ１３）と、エンジンの始動要求があると判定され、第１クラッチが締結状態であると判定されたとき、エンジンがクランキング中であると判定するクランキング判定手段とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両においてエンジンのクランキング状態を検出する技術に関する。

エンジンとモータとの駆動力を運転状態に応じて切り替えて走行するパラレルハイブリッド車両において、エンジンのクランク角センサが正常であるか否かを判定する故障診断がエンジンのクランキング時に行われることが知られている。

特許文献１には、モータの回転速度を検出するモータ回転センサからエンジンがモータリングによるクランキング中であるか否かを判定し、クランキング中であると判定されたとき、エンジンのクランク角センサの検出値とモータ回転センサの検出値とを比較することでエンジンのクランク角センサが正常であるか否かを判定することが記載されている。

特許第３６１７３０４号公報

しかし、エンジンとモータとの間にクラッチが介装されるタイプのハイブリッド車両では、クラッチの締結状態によってはモータリングが開始されたときすぐにエンジンがクランキング状態にならない場合があるため、このようなタイプのハイブリッド車両ではクランキング状態を適切に判定することが困難である。

本発明は、エンジンとモータとの間にクラッチが介装される構成のハイブリッド車両においてエンジンのクランキング状態を検出することを目的とする。

本発明は、エンジンと、モータジェネレータと、エンジンとモータジェネレータとの間を断接する第１クラッチと、モータジェネレータと駆動輪との間を断接する第２クラッチとを備え、第１クラッチを締結してモータジェネレータを回転駆動することでエンジンのクランキングを行ってエンジンを始動するハイブリッド車両の制御装置において、エンジンを始動させる始動要求があるか否かを判定する始動要求判定手段と、第１クラッチの締結状態を判定する第１クラッチ締結状態判定手段と、エンジンの始動要求があると判定され、第１クラッチが締結状態であると判定されたとき、エンジンがクランキング中であると判定するクランキング判定手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、クラッチの締結状態に基づいてエンジンがクランキング中であるか否かを判定するので、エンジンとモータジェネレータとの間にクラッチが介装される構成のハイブリッド車両においてエンジンのクランキングを検出することができる。

第１実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置の構成を示す概略構成図である。 第１実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置の制御を示すフローチャートである。 第２実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置の構成を示す概略構成図である。 第２実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置の制御を示すフローチャートである。

以下では図面を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。

（第１実施形態）
図１は本実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置の構成を示す概略構成図である。本実施形態におけるハイブリッド車両１は、エンジン２と、第１クラッチ３と、モータジェネレータ４と、第２クラッチ５と、自動変速機６と、コントローラ７とを備え、エンジン２及びモータジェネレータ４の少なくとも一方の駆動力によって走行可能なパラレルハイブリッド車両である。

エンジン２は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、コントローラ７からの制御指令に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度や燃料噴射量等が制御される。

第１クラッチ３は、エンジン２とモータジェネレータ４との間に介装されたクラッチであり、コントローラ７からの制御指令に基づいて、締結状態と解放状態とが切り替えられる。なお、第１クラッチ３の締結・解放の切り替えは、図示しない油圧ユニットから出力される制御油圧によって制御される。

モータジェネレータ４（以下「モータ」という）は、バッテリ８から供給される電力によって回転駆動する電動機として動作するとともに、外力によって回転駆動されることで発電した電力をバッテリ８に充電する発電機として動作し、コントローラ７からの制御指令に基づいて力行及び回生が切り替えられる。

第２クラッチ５は、モータ４と自動変速機６との間に介装されたクラッチであり、コントローラ７からの制御指令に基づいて、締結状態と解放状態とが切り替えられる。第２クラッチ５は、車両１の走行中は締結状態となり、車両１の停止中は図１に示すように解放状態となる。なお、第２クラッチ５の締結・解放の切り替えは、図示しない油圧ユニットから出力される制御油圧によって制御される。

自動変速機６は、エンジン２及びモータ４の駆動力によって回転する入力軸の回転速度を所望の変速比となるよう変速して出力し、出力された駆動力はディファレンシャルギア９を介して駆動輪１０へと伝達される。

また、エンジン２のクランク角を検出するクランク角センサ１１、第１クラッチ３のピストンストローク量を検出するストローク量センサ１２及びモータ４の回転速度を検出するモータレゾルバ１３が設けられ、各センサ１１、１２、１３の検出信号はコントローラ７へ送信される。

本実施形態におけるハイブリッド車両１は以上のように構成され、走行モードとしてモータ４の駆動力のみによって走行するＥＶモードと、エンジン２及びモータ４の駆動力によって走行するＨＥＶモードとを走行状態に応じて適宜切り替えながら走行する。ＥＶモードのときは第１クラッチ３を解放状態とすることでエンジン２が切り離されるので、エンジン２の引き摺りトルクが発生することはなく、その分モータ４の負荷が低減される。またＨＥＶモードのときは第１クラッチ３を締結状態とすることでエンジン２の駆動力を第１クラッチ３を介してモータ側へと伝達し、エンジン２及びモータ４の駆動力によって車両を駆動する。

また、エンジン２の始動時には第１クラッチ３を締結し、モータ４を駆動してモータリングによってエンジン２のクランキングを行う。ここで、クランク角センサ１１の検出信号は常時コントローラ７へ送信されており、コントローラ７は車両の車速やアクセルペダル操作量などに基づいてエンジン２を制御している。エンジン２は例えば燃料噴射時期や点火時期などを調整することで制御され、適切な燃料噴射時期や点火時期を設定するためにクランク角センサ１１の検出値が用いられる。したがって、クランク角センサ１１が故障すると適切なエンジン制御を行うことができなくなる。

そこで、エンジン２の始動時であるクランキング中にクランク角センサ１１の故障を診断し、故障していると判定される場合にはエンジン２の運転を中止してＥＶモードで走行することが従来から行われている。

しかし、本実施形態のようにエンジン２とモータ４との間に第１クラッチ３が介装される構成のハイブリッド車両１では、第１クラッチ３が解放状態のときにはモータ４の運転状態からエンジン２の運転状態を推定することができない。したがって、エンジン２の始動要求が出力されてモータリングが開始されても、どの時点でエンジン２がクランキング状態となるかを判定することができず、クランク角センサ１１の故障診断を行うことができなくなる。

そこで、本実施形態ではコントローラ７によって以下に示すような制御を行っている。図２は、本実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置の制御を示すフローチャートである。なお、図２のフローチャートは微小時間（例えば１０ｍｓ）ごとに繰り返し演算される。

ステップＳ１１（第２クラッチ締結状態判定手段）では、第２クラッチ５が解放状態であるか否かを判定する。第２クラッチ５が解放状態であると判定されるとステップＳ１２へ進み、第２クラッチ５が締結状態であると判定されると処理を終了する。第２クラッチ５が解放状態であることは、例えば車両１が停止中であることによって判定してもよいし、また第１クラッチ３と同様にクラッチピストンのストローク量に基づいて判定してもよい。

ステップＳ１２（始動要求判定手段）では、コントローラ７によるエンジン２の始動要求があるか否かを判定する。エンジン２の始動要求があると判定されるとステップＳ１３へ進み、始動要求がないと判定されると本制御を行う必要がないので処理を終了する。エンジン２の始動要求は例えばバッテリ７の充電容量の低下などによって発電を行う必要がある場合に、コントローラ７からエンジン２に対して出力される。

ステップＳ１３（第１クラッチ締結状態判定手段）では、第１クラッチ３のストローク量が所定ストローク量以上であるか否かを判定する。第１クラッチ３のストローク量が所定ストローク量以上であると判定されるとステップＳ１４へ進み、所定ストローク量より小さいと判定されると処理を終了する。所定ストローク量は、第１クラッチ３の締結容量がモータ４の駆動力をエンジン２に対して十分伝達できる程度の値になるようなストローク量であり、予め実験などによって求めておく。すなわち、第１クラッチ３のストローク量が所定ストローク量以上となると第１クラッチ３は締結状態となる。

ステップＳ１４（モータ回転判定手段）では、モータ４の回転速度が所定回転速度以上であるか否かを判定する。モータ４の回転速度が所定回転速度以上であると判定されるとエンジン２のクランキング中であると判断してステップＳ１５へ進み、所定回転速度より小さいと判定されると処理を終了する。ここで、所定回転速度はエンジン２のクランキング時に回転駆動されるモータ４の回転速度に設定され、当該モータ４の回転速度は予め実験などによって求めておく。

ステップＳ１５では、クランク角センサ１１の始動時故障診断を実施する。クランク角センサ１１の始動時故障診断は、前述のようにエンジン２のクランキング中にクランク角センサ１１が故障しているか否かを判断する故障診断であり、例えばクランク角センサ１１の検出値とモータレゾルバ１３の検出値とを比較し、両者の誤差に基づいてクランク角センサ１１の故障が判断される。また、故障診断はクランク角の検出信号がエンジン２の回転速度に応じたパルス間隔で出力されているか否かによって行ってもよい。クランク角の検出信号が当該パルス間隔で出力されていない場合にはクランク角センサ１１が故障していると判断される。

すなわち本実施形態では、車両が停止中などの第２クラッチが解放状態であるときに、エンジン２の始動要求があった場合、第１クラッチ３が締結されたか否かを判定する。第１クラッチ３が締結されるとモータ４の回転速度はエンジン２の回転速度と同期するので、モータ４の回転速度が所定回転速度以上であると判定されたとき、エンジン２の回転速度がクランキング時の回転速度に到達したと推定することができる。このようにして、エンジン２がクランキング中であると判定されるとクランク角の始動時故障診断が行われる。

以上のように本実施形態では、第１クラッチ３の締結状態に基づいてエンジン２がクランキング中であるか否かを判定するので、エンジン２とモータ４との間にクラッチ３が介装される構成のハイブリッド車両１において、エンジン２のクランキング状態を適切に検出することができる。

また、第２クラッチ５が解放状態であるときに、第１クラッチ３が締結状態であると判定され、モータ４の回転速度が所定回転速度以上であると判定されたとき、エンジン２のクランキング中であると判定するので、第１クラッチ３が締結していることによりモータ４と同期して回転するエンジン２の回転速度がクランキング時の回転速度まで上昇したことを推定することができ、より精度よくクランキングを検出することができる。

さらに、第１クラッチ３の締結状態は第１クラッチ３のピストンストローク量が所定ストローク量以上であるか否かに基づいて判定されるので、より精度よく第１クラッチ３の締結状態を判定することができる。

（第２実施形態）
図３は本実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置の構成を示す概略構成図である。本実施形態では基本的な構成は第１実施形態と同様であり、その制御内容が異なる。第１実施形態では車両１が停止中の場合の制御を示しているのに対して、本実施形態では車両１が走行中の場合の制御について示している。図３の第２クラッチ５は車両１が走行中であるので締結状態となっている。なお、第１実施形態と同一の作用をもたらす部材については同一の符号を付してその説明を省略する。

図４は本実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置の制御を示すフローチャートである。なお、図４のフローチャートは微小時間（例えば１０ｍｓ）ごとに繰り返し行われる。

ステップＳ２１（第２クラッチ締結状態判定手段）では、第２クラッチ５が締結状態であるか否かを判定する。第２クラッチ５が締結状態であると判定されるとステップＳ２２へ進み、解放状態であると判定されると処理を終了する。第２クラッチ５が締結状態であることは、車両１が走行中であることによって判定してもよいし、第１クラッチ３と同様にクラッチピストンのストローク量に基づいて判定してもよい。

ステップＳ２２（始動要求判定手段）では、コントローラ７によるエンジン２の始動要求があるか否かを判定する。エンジン２の始動要求があると判定されるとステップＳ２３へ進み、始動要求がないと判定されると本制御を行う必要がないので処理を終了する。エンジン２の始動要求は例えばＥＶモードで走行中にＨＥＶモードへの切り替えが判断されたとき、又はバッテリ８の充電容量の低下などによってエンジン２の駆動力によってモータ４を回転駆動して発電を行う必要があると判断されたときに、コントローラ７からエンジン２に対して出力される。すなわち、エンジン２が既に運転中である場合には始動要求はないので処理を終了する。

ステップＳ２３（第１クラッチ締結状態判定手段）は第１実施形態と同一である。ステップＳ２４（モータトルク判定手段）では、モータ４のトルクが要求駆動トルクにクランキングトルクを加算した値以上であるか否かを判定する。モータ４のトルクが当該加算した値以上であると判定されるとステップＳ２５へ進み、当該加算した値より小さいと判定されると処理を終了する。モータ４のトルクはコントローラ７から送信されるモータ４のトルク指令値である。要求駆動トルクは車速や運転者の加速要求であるアクセルペダル操作量などから演算される車両の要求駆動トルクである。クランキングトルクはエンジン２のクランキングに必要なモータ４のトルクであり、予め実験などによって求めておく。すなわち本ステップでは、車両１の要求駆動トルクを出力していたモータ４のトルクがエンジン２のクランキングに必要なトルク分だけ増加したか否かを判定している。ステップＳ２５は第１実施形態と同一である。

すなわち本実施形態では、車両１がＥＶモードで走行中にエンジン２の始動要求があった場合に第１クラッチ３が締結されたか否かを判定する。第１クラッチ３が締結され、モータ４が車両１の要求駆動トルクに加えてエンジン２のクランキングに必要なトルク分も出力していると判定されると、エンジン２がモータ４のトルクによってクランキングしていると推定される。このようにして、エンジン２がクランキング中であると判定されるとクランク角の始動時故障診断が行われる。

以上のように本実施形態では、第１実施形態と同様に、第１クラッチ３の締結状態に基づいてエンジン２がクランキング中であるか否かを判定するので、エンジン２とモータ４との間にクラッチ３が介装される構成のハイブリッド車両１においてエンジン２のクランキング状態を適切に検出することができる。

また、第２クラッチ５が締結状態であるときに、第１クラッチ３が締結状態であると判定され、モータ４のトルクが要求駆動トルクにクランキングトルクを加算した値以上であると判定されたとき、エンジン２のクランキング中であると判定するので、モータ４のトルクがエンジン２のクランキングに必要なトルク分だけ増加し、エンジン２がクランキングトルクでモータリングされていることを推定でき、より精度よくクランキングを検出することができる。

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る。

本実施形態では、締結状態検出センサとしてクラッチピストンのストローク量を検出するストローク量センサ１２を用いているが、これに代えてクラッチピストンへの供給油圧を検出するクラッチ圧センサを用いても同様の作用効果を得ることができる。

１ 車両
２ エンジン
３ 第１クラッチ
４ モータジェネレータ
５ 第２クラッチ
７ コントローラ
１０ 駆動輪
１２ ストローク量センサ
１３ モータレゾルバ

Claims (5)

1. エンジンと、モータジェネレータと、前記エンジンと前記モータジェネレータとの間を断接する第１クラッチと、前記モータジェネレータと駆動輪との間を断接する第２クラッチとを備え、前記第１クラッチを締結して前記モータジェネレータを回転駆動することで前記エンジンのクランキングを行って前記エンジンを始動するハイブリッド車両の制御装置において、
   前記エンジンを始動させる始動要求があるか否かを判定する始動要求判定手段と、
   前記第１クラッチの締結状態を判定する第１クラッチ締結状態判定手段と、
   前記エンジンの始動要求があると判定され、前記第１クラッチが締結状態であると判定されたとき、前記エンジンがクランキング中であると判定するクランキング判定手段とを備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記第２クラッチの締結状態を判定する第２クラッチ締結状態判定手段と、
   前記第２クラッチが解放状態であると判定されたときであって、前記エンジンの始動要求があると判定され、前記第１クラッチが締結状態であると判定されたとき、前記モータジェネレータの回転速度が所定回転速度以上となったか否かを判定するモータ回転判定手段とを備え、
   前記クランキング判定手段は、前記モータジェネレータの回転速度が所定回転速度以上となったと判定されたとき、前記エンジンがクランキング中であると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両の制御装置。
3. 前記第２クラッチの締結状態を判定する第２クラッチ締結状態判定手段と、
   前記第２クラッチが締結状態であると判定されたときであって、前記エンジンの始動要求があると判定され、前記第１クラッチが締結状態であると判定されたとき、前記モータジェネレータのトルクが所定トルク以上となったか否かを判定するモータトルク判定手段とを備え、
   前記クランキング判定手段は、前記モータジェネレータのトルクが所定トルク以上となったと判定されたとき、前記エンジンがクランキング中であると判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記第１クラッチ締結状態判定手段は、前記第１クラッチのピストンストローク量に基づいて前記第１クラッチの締結状態を判定することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記第１クラッチ締結状態判定手段は、前記第１クラッチへの供給油圧に基づいて前記第１クラッチの締結状態を判定することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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