JP2012006576A - ハイブリッド車両の始動制御装置及び方法 - Google Patents

ハイブリッド車両の始動制御装置及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ハイブリッド車両において、クラッチスリップを利用した始動制御の時に、トルク衝撃の発生を防止する。
【解決手段】本発明は、ハイブリッド車両の情報を分析して、クラッチスリップを利用した始動条件であるかを判断する過程と、クラッチスリップを利用した始動条件であれば、変速段が特定変速段以上であるかを判断する過程と、変速段が特定変速段以下であれば、特定変速段以上にアップシフト変速させる過程と、クラッチに油圧を印加してクラッチをスリップ制御し、クラッチスリップによってエンジンが設定速度以上であれば、燃料噴射及び点火制御でエンジンを始動させる過程とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両に係り、より詳しくは、クラッチスリップを利用した始動制御において、トルク衝撃の発生を防止したハイブリッド車両の始動制御装置及び方法に関する。
近年、車両の燃費向上や、排ガス規制強化による環境に優しい自動車に対する要請の増加から、ハイブリッド車両に対する関心が高まっている。
ハイブリッド車両は、動力源としてエンジンとモータを備え、走行状況に応じてエンジンとモータを使い分け、エネルギー効率の向上と排気ガスの低減を果たしている。
このようなハイブリッド車両には、コスト低減とトルク損失の最小化のために、トルクコンバーターに変えて、エンジンとモータとの間で流体によって作動するクラッチが装着されている。
また、ハイブリッド車両には、燃費向上とエミッション安定化のために、アイドル状態でエンジンを停止（Ｉｄｌｅ Ｓｔｏｐ）させ、必要に応じてエンジンを再始動（Ｇｏ）させるためのＩｄｌｅ Ｓｔｏｐ ａｎｄ Ｇｏ（ＩＳＧ）装置が装着されている。
ハイブリッド車両では、ＩＳＧ装置を利用して、状況に応じエンジンを始動させたり、エンジンとモータとの間にあるクラッチをスリップさせて、エンジンを始動させたりすることができる（特許文献１）。
しかし、このようなクラッチスリップを利用したエンジン始動においては、自動変速機で変速段が１速から２速の低い状態の時や、無段変速機で３：１の変速比以上で始動する場合などの入力速度に対する出力速度（つまり、変速比）が高い状態の時に、エンジンの摩擦抵抗が車体に大きいトルクで伝達されて振動を誘発させてしまうことがある。
そのため、クラッチスリップを利用したエンジン始動においては、運転性能を低下させたり、乗り心地を著しく悪化させたりする問題が発生していた。
特開２００７−０６９７９０号公報
本発明は上記問題点を解決するためのものであって、本発明の目的は、クラッチスリップを利用したエンジン始動において、エンジンの摩擦抵抗によるトルク衝撃の発生を防止する方法を提供することにある。
このような目的を達成するための本発明のハイブリッド車両の始動制御装置は、第１動力源であるエンジン、第２動力源であるモータ、エンジン及びモータと駆動部との間の動力の連結もしくは遮断をするクラッチ、クラッチに油圧を印加するソレノイドバルブ、及び変速機を含むハイブリッド車両において、クラッチスリップを利用した始動条件を満足すれば、変速段を特定変速段以上に調整するか、または変速比を特定変速比以下に調整することを行い、クラッチに油圧を印加してクラッチスリップを制御し、クラッチスリップによってエンジンが設定した回転数以上で作動するようになれば、燃料噴射及び点火制御を行ってエンジンを始動させる、ハイブリッド制御器を含むことを特徴とする。
ハイブリッド制御器に設定するクラッチスリップを利用した始動の条件は、車速が設定した速度以上であることと、変速レバーが走行位置にあることと、クラッチ及び変速機システムが正常に作動する状態であること、の全てを満足することであることが好ましい。
前記ハイブリッド制御器は、クラッチスリップによるモータの負荷損失を検出し、この負荷損失に応じてモータトルクを補償して、車両の総トルクを一定に維持させることができる。
また、前記ハイブリッド制御器は、クラッチスリップを利用したエンジン始動において、変速段を特定変速段以上に調製して、エンジンの摩擦損失を最小化することができ、変速比を特定変速比以下に調整して、エンジンの摩擦損失を最小化することができる。
さらに、前記ハイブリッド制御器は、クラッチスリップのために供給される油圧を油温によって補償制御することができ、クラッチスリップを利用してエンジン始動が完了すれば、クラッチ油圧を解除して、エンジンをアイドル状態に制御し、変速段をもとの変速段に復旧することができる。
本発明のハイブリッド車両の始動制御方法は、ハイブリッド車両の情報を分析して、クラッチスリップを利用した始動条件であるかを判断する過程と、クラッチスリップを利用した始動条件であれば、変速段が特定変速段以上であるかを判断する過程と、変速段が特定変速段以下であれば、特定変速段以上にアップシフト変速させる過程と、クラッチに油圧を印加してクラッチをスリップ制御する過程と、エンジン速度が設定速度以上であれば、燃料噴射及び点火制御でエンジンを始動させる過程とを含むことを特徴とする。
さらに、本発明の他のハイブリッド車両の始動制御方法は、ハイブリッド車両の情報を分析して、クラッチスリップを利用した始動条件であることを判断する過程と、クラッチスリップを利用した始動条件であれば、変速比が特定変速比以下であるかを判断する過程と、変速比が特定変速比以下であれば、特定変速比以下となるように調整する過程と、クラッチに油圧を供給してクラッチをスリップ制御する過程と、エンジン速度が設定速度以上であれば、燃料噴射及び点火制御でエンジンを始動させる過程とを含むものである。
本発明のハイブリッド車両の始動制御方法において、前記クラッチスリップを利用した始動条件は、車速が一定速度以上であり、変速レバーが走行位置であり、クラッチ及び変速機システムが正常に作動する状態である条件の全てを満足することとすることができる。
また、本発明のハイブリッド車両の始動制御方法において、クラッチをスリップ制御する過程で、モータの負荷損失に対してトルク補償を実行することができ、クラッチに印加される油圧は、油温によって補償することができ、クラッチスリップによって始動が完了すれば、クラッチ油圧を解除して、エンジンをアイドル状態に制御し、変速段をもとの変速段に復旧することができる。
本発明のハイブリッド車両の始動制御装置及び制御方法によれば、クラッチスリップを利用したエンジン始動において、トルク衝撃が発生せず、ハイブリッド車両の運行に安定性と信頼性を提供することができる。
本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の始動制御装置を示した図面である。 本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の始動制御手続を示したフローチャートである。 本発明の他の実施例に係るハイブリッド車両の始動制御手続を示したフローチャートである。
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
本発明は種々の異なる形態を実現でき、ここで説明する実施例に限定されるものではない。
また、図面において、本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略した。
図１は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の始動制御装置を示した図面である。
図１に示すように、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の始動制御装置は、運転要求検出部１０１、エンジン制御器（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ；ＥＣＵ）１０２、トランスミッション制御器（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ；ＴＣＵ）１０３、ハイブリッド制御器（Ｈｙｂｒｉｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ；ＨＣＵ）１０４、バッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）１０５、表示部１０６、パワー制御器（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ；ＰＣＵ）１０７、バッテリー１０８、クラッチ制御器（Ｃｌｕｔｃｈ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ；ＣＣＵ）１０９、保護装置１１０、エンジン２００、オイルタンク２０１、オイル温度センサー２０２、ソレノイドバルブ２０３、クラッチ２１０、モータ３００、及び変速機４００を含む。
運転情報検出部１０１は、運転者が作動させる加速ペダルの変位情報、クラッチペダルのオン／オフ情報、ブレーキペダルのオン／オフ情報、及び変速レバーの位置情報を含む運転要求情報を検出し、ネットワークを通じてハイブリッド制御器（ＨＣＵ）１０４に送信する。
エンジン制御器（ＥＣＵ）１０２は、ハイブリッド制御器（ＨＣＵ）１０４からもたらされる運転要求情報に基づき、エンジン２００の動作を制御し、エンジン２００における各種情報をハイブリッド制御器（ＨＣＵ）１０４に送信する。
また、エンジン制御器（ＥＣＵ）１０２におけるエンジン制御は、エンジン２００の運転効率が、最小可用効率と最大可用効率との間に収まるように行われる。
トランスミッション制御器（ＴＣＵ）１０３は、ハイブリッド制御器（ＨＣＵ）１０４とネットワークを通じて相互通信し、現在の車速とギヤ比、油温、運転要求などの情報を総合して、変速機４００の変速段（または変速比）を調節する。
ハイブリッド制御器（ＨＣＵ）１０４は、始動制御装置における最上位制御器であり、ネットワークによって連結される下位制御器からの情報を収集、分析し、
下位制御器を統合制御して、ハイブリッド自動車の全般的な動きの制御を行う。
ハイブリッド制御器（ＨＣＵ）１０４が行う制御について、以下に述べる。まず、運転モードに対応してクラッチ２１０を作動させ、エンジン２００及びモータ３００と駆動部との間の動力の連結、遮断を行い、状況に応じて適切な出力トルクが出せるようにする。
エンジン２００の始動オンが要求され、ハイブリッド車両がクラッチスリップを利用した始動条件を満足すれば、変速段もしくは変速比を一時的に調整してクラッチスリップによる始動を行い、この過程でエンジン２００の摩擦抵抗が最小化されるようにして、トルク衝撃が発生しないようにする。
自動変速機の場合、変速段を検出して、変速段を特定段、例えば３速以上にアップシフト制御し、無段変速機の場合には、変速比を検出して、変速比を特定変速比、例えば３：１以下に調整して、負荷として作用するエンジン２００の摩擦力を最小化させる。
また、ＩＳＧ２２０が故障で正常的な機能を実行できない場合や、車速が一定車速以上である場合に、クラッチスリップによってエンジン２００を始動オンさせる。
さらに、エンジン２００の始動オンの状態で、クラッチ２１０のスリップによって発生するモータ３００の負荷損失に対してトルク補償して、車両の総トルクを一定に維持させることによって、安定した走行性を維持する。
そして、クラッチスリップによってエンジン２００の速度が設定された回転数、例えば、始動回転数である２００ＲＰＭを超えれば、燃料噴射及び点火制御を実行し、エンジン２００の始動がオンになると、クラッチスリップを解除して、エンジン２００をアイドル状態で制御し、もとの変速段に復帰させる。
バッテリー管理システム（ＢＭＳ）１０５は、動力源が保存されるバッテリー１０８の電圧、電流、温度などの情報を検出して、バッテリー１０８の充電状態を管理し、バッテリー１０８の充電または放電電流量を制御して、最小限界電圧以下に過放電することや、最大限界電圧以上に過充電することを防止する。
表示部１０６は、クラスタに備わる表示手段であって、運行による車両の状態情報を設定された方式で表示する。
パワー制御器（ＰＣＵ）１０７は、Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ（ＭＣＵ）と複数の電力スイッチング素子で構成されるインバータを含み、ハイブリッド制御器（ＨＣＵ）１０４からの制御信号により、バッテリー１０８からの直流電圧を３相交流電圧に変換し、モータ３００を駆動させ、また、モータ３００を発電機として駆動させてバッテリー１０８を充電する。
前記電力スイッチング素子は、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、トランジスタのうちのいずれか一つで構成することができる。通常、電力スイッチング素子としては、ＩＧＢＴが使用される。
バッテリー１０８は、エンジン２００の出力を補助するためにモータ３００に電力を供給し、モータ３００での発電により充電する。
クラッチ制御器（ＣＣＵ）１０９は、ハイブリッド制御器（ＨＣＵ）１０４の制御によってソレノイドバルブ２０３をオン／オフ動作させて、クラッチ２１０にかける油圧を調整する。
保護装置１１０は、パワー制御器（ＰＣＵ）１０７とバッテリー１０８との間に装着されて、駆動電源の流れを監視し、車両の追突や衝突、被雷など多様な原因によって駆動電源に過電圧、過電流が流入する場合に、駆動電源を分散あるいは遮断させて、ハイブリッド自動車内のシステムを保護する。
エンジン２００は、ＥＣＵ１０２の制御によってその運転効率が最小可用効率と最大可用効率との間で駆動される。
クラッチ２１０は、クラッチ制御器（ＣＣＵ）１０９の制御によって作動し、エンジン２００とモータ３００間の動力を連結または遮断、あるいはスリップさせることにより、適切な出力トルクを維持させる。
オイルタンク２０１は、クラッチ２１０と変速機４００を作動させるオイルが貯蔵され、オイル温度センサー２０２は、オイルタンク２０１に装着されて、オイルの温度を検出してクラッチ制御器（ＣＣＵ）１０９に送信する。
ソレノイドバルブ２０３は、クラッチ制御器（ＣＣＵ）１０９からの制御信号によりオン／オフ作動を行い、クラッチ２１０に供給されるオイル量を調整する。
モータ３００は、パワー制御器（ＰＣＵ）１０７の制御によって３相交流電圧で駆動されて、エンジン２００の出力トルクを支援し、エンジン２００の出力に余剰トルクがある場合や制動時に発電機として機能する。
変速機４００は、トランスミッション制御器（ＴＣＵ）１０３の制御により変速段または変速比を調整することで、出力トルクを調整して駆動輪５００に伝達させ、自動車を安定走行させる。また、クラッチスリップによるエンジン始動時には、特定変速段以上になれば変速を実行する。
変速機４００は、通常、自動変速機あるいは無段変速機で適用される。
前記機能を含む本発明によるハイブリッド車両において、通常の動作は従来のハイブリッド自動車と同じか類似しているので、具体的な説明は省略し、ここでは、エンジンの始動がクラッチスリップによって実行される動作についてのみ具体的に説明する。
図２及び図３は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の始動制御過程を示したフローチャートである。
図２及び図３を参照すれば、最上位制御器のＨＣＵ１０４は、ネットワークに連結される下位制御器からの運転情報を検出、分析して（Ｓ１０１）、エンジン２００の始動オンが要求されているのかを判断する（Ｓ１０２）。
Ｓ１０２において、エンジン２００の始動オンの要求ありと判断すると、次に、クラッチスリップを利用した始動の条件を満たしているかどうかを判断する（Ｓ１０３）。
ここで、クラッチスリップを利用した始動の条件は、車両の速度が設定した速度（１５ＫＰＨ）以上であること、変速レバーが走行位置（Ｄレンジ）にあること、クラッチ及び変速機システムが正常に作動する状態であることを全て満足するというものである。また、この条件に、ＩＳＧ２２０が故障の場合を追加しても良い。
Ｓ１０３において、クラッチスリップを利用した始動の条件を満たしていなければ、本発明の実施例による方法を終了し、クラッチスリップを利用した始動の条件を満たしていれば、トランスミッション制御器（ＴＣＵ）１０３の情報から変速段を検出し（Ｓ１０４）、検出された変速段が特定変速段以上であるかどうかを判断する（Ｓ１０５）。前記特定変速段は、例えば、３速に設定することができる。
Ｓ１０５において、変速段が特定変速段以下の状態であれば、ハイブリッド制御器（ＨＣＵ）１０４は、始動時に負荷として作用するエンジン２００の摩擦力を最小化するために、トランスミッション制御器（ＴＣＵ）１０３を通じて変速段を上位変速段に調整する（Ｓ１０６）。例えば、現在の変速段から３速以上の変速段にアップシフト変速させる。
上記Ｓ１０５における判断は、自動変速機が装着される車両の場合であるが、無段変速機が装着される車両の場合には、Ｓ１０５‘において変速比が特定変速比以下であるかどうかを判断する（図３参照）。前記特定変速比は、例えば３：１の変速比に設定することができる。
そして、変速比が特定変速比以上であれば、変速比を特定変速比以下に調整して、負荷として作用するエンジン２００の摩擦力が最小となるようにする。
Ｓ１０５で変速段が特定変速段以上と判断されるか、Ｓ１０６において特定変速段以上に調整が完了すると、ハイブリッド制御器（ＨＣＵ）１０４は、クラッチ制御器（ＣＣＵ）１０９を通じてソレノイドバルブ２０３を制御して、クラッチ２１０に必要な油圧をかける（Ｓ１０７）。この時、クラッチ２１０にかけられる油圧は油温によって補正される。
このようにして、クラッチ２１０はモータ３００のトルクによってスリップする（Ｓ１０８）。
無段変速機が装着される車両の場合にも、Ｓ１０５‘において変速比が特定変速比以下と判断されるか、Ｓ１０６’を通じて特定変速比以下に調整が完了すると、自動変速機が装着される車両の場合と同様、Ｓ１０７、Ｓ１０８に進む。
クラッチ２１０のスリップが実行されると、そのことによりモータ３００の負荷損失が発生するので、ハイブリッド制御器（ＨＣＵ）１０４は、モータ３００の負荷損失を検出し（Ｓ１０９）、パワー制御器（ＰＣＵ）１０７によってモータ３００のトルクを補償して、車両の総トルクを一定に維持する（Ｓ１１０）。
クラッチ２１０のスリップによって、エンジン２００の速度が設定した回転数、例えばクランキング速度である２００ＲＰＭを超えたかどうかを判断する（Ｓ１１１）。
Ｓ１１１において、エンジン２００の速度が設定した回転数に到達していなければ、Ｓ１０７に戻り、設定した回転数に到達していれば、エンジン制御器（ＥＣＵ）１０２により燃料噴射及び点火制御を実行して、エンジン２００の始動を開始する（Ｓ１１２）。
その後、始動が完了したら（Ｓ１１３）、クラッチ２１０にかけられた油圧を解除して、エンジン２００をアイドル状態に制御し、変速段をもとの状態に復旧するか、または現在の運転条件に応じて変速段を調整する（Ｓ１１４）。
上述の通り、本発明によれば、クラッチスリップを利用したエンジン始動において、変速段を上位変速段に変速させてエンジンの摩擦力を最小化することにより、エンジン始動時にトルク衝撃が発生しないようになり、乗り心地を向上させることができる。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の思想はこの実施例に制限されるものではなく、本発明の思想を理解する当業者は同一の思想の範囲内で構成要素の付加、変更、追加、削除などによって他の実施例を容易に提案することができるが、これも本発明の思想の範囲内に含まれるものとみなされる。
１０１ 運転情報検出部
１０２ エンジン制御器（ＥＣＵ）
１０３ トランスミッション制御器（ＴＣＵ）
１０４ ハイブリッド制御器（ＨＣＵ）
１０５ バッテリー管理システム（ＢＭＳ）
１０６ 表示部
１０７ パワー制御器（ＰＣＵ）
１０８ バッテリー
１０９ クラッチ制御器（ＣＣＵ）
１１０ 保護装置
２００ エンジン
２０１ オイルタンク
２０２ オイル温度センサー
２０３ ソレノイドバルブ
２１０ クラッチ
３００ モータ
４００ 変速機

Claims (13)

  1. 第１動力源であるエンジン、第２動力源であるモータ、前記エンジン及び前記モータと駆動部との間の動力の連結もしくは遮断をするクラッチ、前記クラッチに油圧を印加するソレノイドバルブ、及び変速機を含むハイブリッド車両において、
    ハイブリッド車両がクラッチスリップを利用した始動条件を満足すれば、変速段を特定変速段以上に調整するか、または変速比を特定変速比以下に調整することを行い、クラッチに油圧を印加してクラッチスリップを制御し、クラッチスリップによってエンジンが設定した回転数以上で作動するようになれば、燃料噴射及び点火制御を行ってエンジンを始動させる、ハイブリッド制御器
    を含むハイブリッド車両の始動制御装置。
  2. 前記ハイブリッド制御器に設定されるクラッチスリップを利用した始動条件が、車速が設定した速度以上であることと、変速レバーが走行位置にあることと、クラッチ及び変速機システムが正常に作動する状態であること、の全てを満足することであ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始動制御装置。
  3. 前記ハイブリッド制御器は、クラッチスリップによるモータの負荷損失を検出し、この負荷損失に応じてモータトルクを補償して、車両の総トルクを一定に維持させ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始動制御装置。
  4. 前記ハイブリッド制御器は、クラッチスリップを利用したエンジン始動において、変速段を特定変速段以上に調整してエンジンの摩擦損失を最小化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始動制御装置。
  5. 前記ハイブリッド制御器は、クラッチスリップを利用したエンジン始動において、変速比を特定変速比以下に調整してエンジンの摩擦損失を最小化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始動制御装置。
  6. 前記ハイブリッド制御器は、クラッチスリップのために供給される油圧を油温によって補償制御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始動制御装置。
  7. 前記ハイブリッド制御器は、クラッチスリップを利用してエンジン始動が完了すれば、クラッチ油圧を解除して、エンジンをアイドル状態に制御し、変速段をもとの変速段に復旧させ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始動制御装置。
  8. ハイブリッド車両の情報を分析して、クラッチスリップを利用した始動条件であるかを判断する過程と、
    クラッチスリップを利用した始動条件であれば、変速段が特定変速段以上であるかを判断する過程と、
    変速段が特定変速段以下であれば、特定変速段以上にアップシフト変速させる過程と、
    クラッチに油圧を供給してクラッチをスリップ制御する過程と、
    エンジン速度が設定速度以上であれば、燃料噴射及び点火制御でエンジンを始動させる過程と、
    を含むハイブリッド車両の始動制御方法。
  9. ハイブリッド車両の情報を分析して、クラッチスリップを利用した始動条件であるかを判断する過程と、
    クラッチスリップを利用した始動条件であれば、変速比が特定変速比以上であるかを判断する過程と、
    変速比が特定変速比以上であれば、特定変速比以下となるように調整する過程と、
    クラッチに油圧を印加してクラッチをスリップ制御する過程と、
    エンジン速度が設定速度以上であれば、燃料噴射及び点火制御でエンジンを始動させる過程と、
    を含むハイブリッド車両の始動制御方法。
  10. 前記クラッチスリップを利用した始動条件は、車速が設定した速度以上であることと、変速レバーが走行位置にあることと、クラッチ及び変速機システムが正常に作動する状態であること、の全てを満足することであることを特徴とする、請求項８または９に記載のハイブリッド車両の始動制御方法。
  11. 前記クラッチをスリップ制御する過程で、モータの負荷損失に対してトルク補償を実行することを特徴とする、請求項８または９に記載のハイブリッド車両の始動制御方法。
  12. 前記クラッチに印加される油圧は油温によって補償されていることを特徴とする、請求項８または９に記載のハイブリッド車両の始動制御方法。
  13. クラッチスリップによって始動が完了すれば、クラッチの油圧を解除して、エンジンをアイドル状態に制御し、変速段をもとの変速段に復旧させることを特徴とする、請求項８または９に記載のハイブリッド車両の始動制御方法。
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