JP2014148925A

JP2014148925A - エンジン自動停止制御装置

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Publication number: JP2014148925A
Application number: JP2013017561A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kamatani; 英輝鎌谷; Koichiro Muta; 浩一郎牟田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2014-08-21

Abstract

【課題】エンジン自動停止制御装置において、エンジンの自動停止と再始動の頻度を低下することである。
【解決手段】車両走行制御システム１０は、ハイブリッド車両の走行制御を行うシステムで、動力装置１２と、動力装置１２によって駆動される車軸１８と、ハイブリッド車両の車速を検出する車速センサ２０と、制御装置３０と、制御装置３０に接続される記憶装置を含んで構成される。制御装置３０は、車速センサ２０を介してハイブリッド車両の車速を取得する車速取得部３２と、車速等に基づいて待機時間の設定を行う待機時間設定部３４と、待機時間経過後にエンジン１４を自動停止させるエンジン自動停止部３６を含んで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン自動停止制御装置に係り、車両に搭載されたエンジンを所定の条件の下で自動停止するエンジン自動停止制御装置に関する。

車両に搭載されたエンジンについて、車両の走行条件等が所定の条件を満たすときにエンジンを自動停止して燃費改善等を図ることが行なわれる。

例えば、特許文献１には、エンジン自動停止制御装置として、エンジン停止条件を満たしてから実際にエンジンを停止するまでの待機時間と、それまでの走行履歴として所定の単位時間内に停車した回数の移動平均である停車頻度との関係を用いてエンジンを停止することが述べられている。

特許文献２には、ＨＥＶ（ＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）走行モードからエンジンを停止してＥＶ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）走行モードへ遷移するときのエンジン停止制御装置として、アクセル戻し速度がゆっくりで加速・減速が緩やかに繰り返す場合には、エンジン停止へ遷移するディレイ時間を短く、アクセル戻しが早くて加速・減速が急激な場合にはディレイ時間を長くすることが述べられている。

特開２００６−４６２１４号公報特開２００９−２３４５６５号公報

ハイブリッド車両の車速が高速であるときは、アクセル開度に対してエンジンへの要求パワーが大きく上下に変動しやすい。したがって、同じようなアクセル操作でも、車速が高速のときは、エンジン停止条件を満たす頻度が多くなり、エンジンの始動と停止の繰り返しが発生しやすい。エンジンの始動と停止の繰り返しが頻繁に生じると、車両の燃費が低下し、また排気状態が劣化する可能性がある。

本発明の目的は、エンジンと回転電機とを備えるハイブリッド車両において、エンジンの自動停止と再始動の頻度を低下することができるエンジン自動停止制御装置を提供することである。

本発明に係るエンジン自動停止制御装置は、エンジンと回転電機を備える車両において、所定のエンジン停止条件を満たすときに、エンジン始動時からの所定の基準時間から予め定めた待機時間後にエンジンを自動停止する制御装置であって、車両の速度が高速のときは低速に比較して待機時間を長くすることを特徴とする。

また、本発明に係るエンジン自動停止制御装置において、エンジンの自動停止と、エンジンの停止状態から復帰するエンジン始動との繰り返し頻度が高いときは繰り返し頻度が低いときに比較して待機時間を長くすることが好ましい。

上記構成において、一般的には、ハイブリッド車両の車速が高速のときは低速のときに比べエンジンの自動停止の頻度が高くなるが、車速が高速のときは低速のときに比較して待機時間を長くすることで、エンジン自動停止と再始動の頻度を低下させることができる。

また、エンジン停止と始動の頻度が高いときは頻度が低いときに比べて待機時間を長くすることで、エンジンの自動停止と再始動の頻度を低下させることができる。

本発明の実施の形態においてエンジン自動停止制御装置を含む車両走行制御システムの構成を示す図である。本発明の実施の形態におけるエンジン自動停止制御装置において、エンジンの始動回数カウンタの値と待機時間との関係の例を示す図である。本発明の実施の形態におけるエンジン自動停止制御装置において、車速とエンジンの始動回数カウンタの値との関係の例を示す図である。本発明の実施の形態において、エンジン停止の頻度に応じたエンジン自動停止処理の手順を示すフローチャートである。図４において、図２を用いてエンジン停止の頻度に応じて待機時間を変更することを説明する図である。本発明の実施の形態において、車速に応じたエンジン自動停止処理の手順を示すフローチャートである。図６において、図３を用いて車速に応じて待機時間を変更することを説明する図である。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、待機時間を算出する始期である基準時間としてエンジン停止条件を満たしたとし、待機時間の終期としてエンジンを停止させる指令を出力したときとして述べるが、これは説明のための例示であって、これらは、車両の制御仕様に応じて、適宜定義することができる。例えば、待機時間の終期を、エンジンの回転数が実際にゼロとなったときとすることもでき、エンジンの回転数が予め定めた低回転数に達したとき等としてもよい。

以下では、エンジンを停止させる指令として、エンジンに対する燃料供給のカット指令を述べるが、これは説明のための例示であって、車両の駆動機構の仕様によって適宜変更が可能である。例えば、エンジンと車軸との間に動力伝達を断接するクラッチを有する駆動機構の場合には、燃料供給のカット指令とクラッチの解放指令とがエンジンを停止させる指令となる。

以下では、全ての図面において一または対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の実施の形態においてエンジン自動停止制御装置である制御装置３０を含む車両走行制御システム１０の構成を示す図である。

車両走行制御システム１０は、ハイブリッド車両の走行制御を行うシステムで、動力装置１２と、動力装置１２によって駆動される車軸１８と、ハイブリッド車両の車速を検出する車速センサ２０と、制御装置３０と、制御装置３０に接続される記憶装置４０を含んで構成される。

動力装置１２は、エンジン１４と、回転電機１６を含んで構成される。エンジン１４と回転電機１６との間には、エンジン１４の動力と回転電機１６の動力を適切に分配して車軸１８に伝達する動力伝達機構（図示せず）が設けられる。エンジン１４は、内燃機関である。また、回転電機１６は、ハイブリッド車両に搭載されるモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）であって、図示されていない電源およびＭ／Ｇ駆動回路から電力が供給されるときはモータとして機能し、エンジン１４による駆動時、あるいはハイブリッド車両の制動時には発電機として機能する三相同期型回転電機である。

図１では、1台の回転電機１６が図示されているが、ハイブリッド車両の仕様によっては、２台の回転電機を用い、そのうちの１台を主にエンジン１４による駆動によって発電して電源を充電する発電機とし、他の１台を主に電源の充電電力によって車軸１８を駆動するモータとすることができる。

車軸１８は、動力装置１２によって駆動され、車軸１８に設けられる車輪を回転させて、ハイブリッド車両を走行させる機能を有する。車速センサ２０は、車軸１８の回転速度に基づいてハイブリッド車両の車速を検出する速度検出手段である。

制御装置３０は、ユーザの走行指示に従って動力装置１２等の各要素の動作を全体として制御し、ハイブリッド車両の走行制御を行う。ここでは、特に、所定のエンジン停止条件を満たすときに、エンジン始動時からの所定の基準時間から予め定めた待機時間後にエンジン１４を自動停止させる機能を有する。その意味で、制御装置３０は、エンジン自動停止制御装置である。かかる制御装置３０は、車両搭載に適したコンピュータで構成することができる。

制御装置３０は、車速センサ２０を介してハイブリッド車両の車速を取得する車速取得部３２と、車速等に基づいて待機時間の設定を行う待機時間設定部３４と、待機時間経過後にエンジン１４を自動停止させるエンジン自動停止部３６を含んで構成される。

かかる機能は、ソフトウェアを実行することで実現でき、具体的には、エンジン自動停止プログラムを実行することで実現できる。これらの機能の一部をハードウェアによって実現するものとしてもよい。

記憶装置４０は、制御装置３０で実行されるプログラムを格納し、制御に用いられるデータを記憶するメモリである。ここでは特に、エンジン自動停止プログラムにおいて用いられるファイルとして、エンジン１４の始動回数カウンタの値Ｎｓｔと待機時間Ｔｋを関連付けた待機時間ファイル４２と、車速Ｖと始動回数カウンタの補正値ΔＮｓｔを関連付けた車速関連ファイル４４を記憶する。

図２は、待機時間ファイル４２の例を示す図である。待機時間ファイル４２は、横軸にエンジン１４の始動回数を計数する始動回数カウンタの値Ｎｓｔをとり、縦軸に待機時間Ｔｋを取ったマップである。

始動回数カウンタの値Ｎｓｔは、今回、エンジン１４が回転している状態を始動回数＝１基準数として、それ以後エンジン１４が停止して再始動する毎に始動回数を＋１基準数ずつ加算した回数である。始動回数の単位を基準数としたのは、後述するように、始動後の時間経過に従ってＮｓｔを減算することがあるため、減算の基準値を（Ｎ×基準数）として、基準値から時間経過と共にＮｓｔが減少するものとするためである。なお、始動回数カウンタの値Ｎｓｔは、車両走行制御システム１０が初期化されるごとにリセットされてゼロに戻る。例えば、車両のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態になるごとに始動回数カウンタの値Ｎｓｔ＝０とすることができる。

待機時間Ｔｋは、所定のエンジン停止条件を満たすときに、エンジン始動時からの所定の基準時間を始期とし、エンジン１４を停止させる指令を出力したときを終期として、始期から終期までの時間である。

始期としてのエンジン始動時からの所定の基準時間としては、エンジン１４が始動した後に所定のエンジン停止条件がすべて満たされた時間が用いられる。所定のエンジン停止条件としては、スロットル開度が予め定めた閾値開度以下で、車速が予め定めた閾値速度以下であることが用いられる。また、終期としてのエンジン１４を停止させる指令としては、エンジン１４に対する燃料供給のカット指令が用いられる。これらの条件、指令は、一例であって、ハイブリッド車両の仕様によっては、これ以外の条件、指令を用いることができる。

図２に示されるように、待機時間Ｔｋは、ＮｓｔがＮ₁以下のときは一定値Ｔ₁で、ＮｓｔがＮ₁を超えるとＮｓｔの増加に伴い増加する値となる。図２では、Ｎ₁より大きなＮ₂，Ｎ₃，Ｎ₄とＮ_Iを例として、Ｎｓｔ＝Ｎ₂でＴｋ＝Ｔ₂、Ｎｓｔ＝Ｎ₃でＴｋ＝Ｔ₃、Ｎｓｔ＝Ｎ₄でＴｋ＝Ｔ₄、Ｎｓｔ＝Ｎ_IでＴｋ＝Ｔ_Iとなることが示されている。図２では、Ｎｓｔの増加に対しＴｋは直線的に増加するものとして示されているが、増加特性であれば、直線関数以外の関数形でＮｓｔとＴｋの間が関連付けられていてもよい。

図３は、車速関連ファイル４４に例を示す図である。車速関連ファイル４４は、横軸に車速Ｖをとり、縦軸にＮｓｔの補正値ΔＮｓｔをとったマップである。車速Ｖは、車速センサ２０によって検出された値をハイブリッド車両の走行速度に換算した値が用いられる。Ｎｓｔの補正値ΔＮｓｔは、車速が高速となるときに、図２で説明したＮｓｔを増加させるように補正する値である。

図３に示されるように、Ｎｓｔの補正値ΔＮｓｔは、車速ＶがＶ₁以下ではΔＮｓｔ＝０で、車速ＶがＶ₁を超えると車速Ｖの増加に伴い増加する値となる。図３では、Ｖ₁より大きなＶ₂，Ｖ₃，Ｖ₄を例として、Ｖ＝Ｖ₂でΔＮｓｔ＝Δ２、Ｖ＝Ｖ₃でΔＮｓｔ＝Δ３、Ｖ＝Ｖ₄でΔＮｓｔ＝Δ４となることが示されている。図３では、Ｖの増加に対しΔＮｓｔは直線的に増加するものとして示されているが、増加特性であれば、直線関数以外の関数形でＶとΔＮｓｔの間が関連付けられていてもよい。

図２の待機時間ファイル４２はＮｓｔからＴｋを求めるマップであり、図３の車速関連ファイル４４は、ＶからΔＮｓｔを求めるマップである。そこで、この２つを区別して、前者をＭａｐ１と呼び、後者をＭａｐ２と呼ぶことができる。

上記では、待機時間ファイル４２と車速関連ファイル４４をマップ形式のデータファイルとして説明した。待機時間ファイル４２は、始動回数カウンタの値Ｎｓｔと待機時間Ｔｋを関連付けたものであればよく、車速関連ファイル４４は、車速Ｖと始動回数カウンタの補正値ΔＮｓｔを関連付けたものであればよく、マップ形式以外の様式で関連付けが行われていてもよい。例えば、ルックアップテーブル様式、数式、ＲＯＭ等の様式であってもよい。待機時間ファイル４２を例として述べると、始動回数カウンタの値Ｎｓｔを検索キーとして待機時間Ｔｋを読み出せるルックアップテーブル、始動回数カウンタの値Ｎｓｔを入力して待機時間Ｔｋが出力される数式やＲＯＭ等であってもよい。車速関連ファイル４４も同様である。

上記構成の作用、特に制御装置３０の機能について、以下に図４から図７を用いてさらに詳細に説明する。ここで図４と図５は、エンジン停止の頻度に応じてエンジン自動停止処理を行う場合の図で、図６と図７は、車速に応じてエンジン自動停止処理を行う場合の図である。これらの図で、図４と図６は、エンジン自動停止処理の手順を示すフローチャートである。図５は、待機時間ファイル４２を用いてエンジン１４を自動停止させるときの状態の時間変化を示す図、図７は、待機時間ファイル４２と車速関連ファイル４４を用いてエンジン１４を自動停止させるときの状態の時間変化を示す図である。

最初に、エンジン停止の頻度に応じてエンジン自動停止処理を行う場合について説明する。図４はその場合の手順を示すフローチャートで、各手順は、エンジン自動停止プログラムの各処理手順に対応する。

制御装置３０においてエンジン自動停止プログラムが立ち上がると、まず、エンジン１４が運転中か否かが判断される（Ｓ１０）。判断が否定されるときはエンジン１４が運転中でないので、エンジン運転継続時間カウンタがリセットされる（Ｓ１２）。エンジン運転継続時間カウンタの値をＴｅｇｒｕｎとすると、Ｔｅｇｒｕｎ＝０とされる。エンジン運転継続時間カウンタは、エンジン１４が始動すると共にカウントを開始する。したがって、Ｓ１２の判断が肯定されるときは、エンジン運転継続時間カウンタがすでにカウントを開始してカウント継続中であることになる。

Ｓ１０で判断が肯定されると、次に、現在が前回のエンジン始動処理中であるか否かが判断される（Ｓ１４）。Ｓ１４が肯定されるときは、前回のエンジン始動処理が行われているので、その始動処理の回数を計数するため、エンジン始動回数カウンタの値Ｎｓｔを加算する（Ｓ１６）。今回のエンジン運転中を始動１回と考える。始動１回ごとにＮｓｔを＋１だけ加算すればよいが、次に説明するＳ２０におけるＮｓｔの減算が時間の関数であるＮ０（ｔ）で行われる。そこで、始動回数を基準数Ｄで数えることにして、始動１回ごとにＮｓｔを＋Ｄ加算することにする（Ｓ１８）。

Ｓ１４の判断が否定されるときは、前回のエンジン始動処理が終了し、Ｓ１６，Ｓ１８の処理が行われた後であるので、エンジン始動回数カウンタの値Ｎｓｔを時間経過と共に減算する（Ｓ２０）。これは、エンジン１４の始動１回ごとにＮｓｔの値を増加させるが、エンジン１４の始動後、所定の時間経過して次のエンジン始動が行われないときはエンジン始動回数カウンタの値Ｎｓｔを戻してエンジン始動回数を数えなかったことにするためである。つまり、エンジン始動回数カウンタＮｓｔは、エンジン１４の停止と再始動が頻繁に生じるときのエンジン始動回数を計数するために用いられる。「頻繁に」とは、ハイブリッド車両の燃費低下等に影響を及ぼす程度の頻度のことである。

エンジン始動回数カウンタの値Ｎｓｔの減算は、時間ｔの関数であるＮ０（ｔ）を用いて行われる。Ｎ０（ｔ_d）＝基準数Ｄとなる時間ｔ_dが、上記の「頻繁に」エンジン１４の停止と再始動が生じることで燃費低下等の影響が出る目安となる時間である。時間ｔ_dは、ハイブリッド車両の仕様等に応じて予め定めることができる。

Ｎｓｔは負にならないようにするため、減算前のＮｓｔが減算されるＮ０（ｔ）未満か否かが判断される（Ｓ２２）。判断が否定のときは、Ｎ０（ｔ）の減算が行われ、Ｎｓｔを、Ｎｓｔ−ＮＯ（ｔ）で置き換える（Ｓ２４）。判断が肯定されるときは、減算した結果Ｎｓｔが負となるときであるので、これを強制的にゼロとする（Ｓ２６）。

このようにＮｓｔの減算が時間ｔの関数Ｎ０（ｔ）で行われるので、Ｓ１８におけるＮｓｔの加算について、エンジン１４の始動１回を基準数Ｄと数えることにしている。例えば、Ｎ０（ｔ）を８ビットで表すときは、基準数Ｄ＝２５６となる。もっとも、基準数Ｄ＝１とし、Ｎ０（ｔ）を時間ｔについてのステップ状関数として、ｔ＝ｔ_d経過後にＮｓｔを−１してもよい。このように、Ｎ０（ｔ）は、エンジン始動ごとに加算されたＮｓｔをｔ＝ｔ_d経過後に次の再始動がないときに、加算前のＮｓｔに戻す関数である。

このようにして、エンジン１４が始動するとＳ１８によってＮｓｔが増加し、その後の時間経過に応じてＳ２４、Ｓ２６によってＮｓｔが減少する。これを繰り返すことで、Ｎｓｔが時間と共に変化する。そして、ハイブリッド車両において、エンジン１４の自動停止条件を満たすと、そのときのＮｓｔに基づいて、実際にエンジン１４が停止するまでの待機時間Ｔｋが求められる（Ｓ２８）。Ｓ２８の手順は、制御装置３０の待機時間設定部３４の機能によって実行される。

Ｎｓｔから待機時間Ｔｋを求めるのは、図２で説明した待機時間ファイル４２であるＭａｐ１が用いられる。図４ではそのことを示すため、Ｓ２８をＴｋ＝Ｍａｐ１（Ｎｓｔ）として示した。

そして、求められたＴｋと、エンジン運転継続時間カウンタの値Ｔｅｇｒｕｎの値とが比較される（Ｓ３０）。ＴｋがＴｅｇｒｕｎの値以下のときは、エンジン間欠禁止が行われ、エンジン１４の運転が継続される（Ｓ３２）。ＴｋがＴｅｇｒｕｎの値を超えるときは、エンジン間欠禁止の解除が行われ、エンジン１４が自動停止する（Ｓ３４）。Ｓ３４の手順は、制御装置３０のエンジン自動停止部３６の機能によって実行される。

その様子について、図５を用いて説明する。図５は横軸の時間を合わせて、エンジン回転数Ｎｅの時間変化を示す図５（ａ）、Ｎｓｔの時間変化を示す図５（ｂ）、間欠禁止信号の時間変化を示す図５（ｃ）で構成される。間欠禁止信号とは、エンジン１４の自動停止を禁止する信号で、図５（ｃ）で縦軸の値がハイレベルの期間が、間欠禁止信号が出力されている期間で、エンジン１４が運転を継続している期間である。図５（ｃ）で縦軸の値がローレベルの期間が、間欠禁止信号が出力されていない期間で、エンジン１４が停止している期間である。

時間ｔ₀までは、図５（ａ）に示されるようにエンジン回転数Ｎｅ＝０でエンジン１４は始動されていない。したがって、図５（ｂ）において、時間ｔ₀までは、Ｎｓｔ＝０である。時間ｔ₀において図５（ａ）に示されるようにエンジン回転数Ｎｅが立ち上がり、これによって、図５（ｂ）に示されるように、Ｎｓｔ＝１×Ｄとなる。Ｄは、Ｎｓｔの基準数である。ここで図２のＭａｐ１を参照すると、Ｎｓｔが予め定めた値Ｎ₁以下のときは待機時間Ｔｋ＝Ｔ₁である。いま、Ｎ₁を４×Ｄとすると、ＮｓｔはＮ₁以下であるので、待機時間ＴｋはＴ₁である。なお、Ｎ₁を４×Ｄとするのは、説明のための例示であって、これ以外の値であっても構わない。

ここで、時間ｔ₀においてエンジン自動停止条件を満たしているとすると、時間ｔ₀から待機時間Ｔｋ＝Ｔ₁までの間、エンジン１４は運転を継続し、停止しない。図５（ｃ）では、時間ｔ₀から待機時間Ｔ₁が経過する時間ｔ₁までの間に間欠禁止信号が出力されることで、このことが示される。時間ｔ₁になると、時間ｔ₀からカウントを始めたエンジン運転継続時間カウンタの値Ｔｅｇｒｕｎが待機時間Ｔｋ＝Ｔ₁を超えるので、エンジン１４は自動停止する。

図５（ｂ）に戻って、時間ｔ₀でエンジン始動処理が終了した後、時間経過と共に、ＮｓｔはＮｓｔ＝１×ＤからＮ０（ｔ）の関数形に従ってゼロに向かって減少する。ここで、次にエンジン１４が始動する時間ｔ₂まで十分長い時間があるので、ｔ₀からｔ_d経過した時点でＮｓｔはゼロに到達する。一旦Ｎｓｔ＝０になると、図４のＳ２６で説明したように、それ以上Ｎｓｔは減少せず、Ｎｓｔ＝０を維持する。

次に、図５（ａ）に示されるように時間ｔ₂においてエンジン回転数Ｎｅが立ち上がると、図５（ｂ）に示されるように、Ｎｓｔはゼロから立ち上がってＮｓｔ＝１×Ｄとなる。ここで図２のＭａｐ１を参照すると、Ｎｓｔ＝１×Ｄは、Ｎ₁＝４×Ｄ以下であるので、待機時間Ｔｋ＝Ｔ₁である。したがって、図５（ｃ）に示されるように、時間ｔ₂から待機時間Ｔ₁が経過する時間ｔ₃までの間に間欠禁止信号が出力され、その間、エンジン１４の運転が継続し、時間ｔ₃になると、時間ｔ₂からカウントを始めたエンジン運転継続時間カウンタの値Ｔｅｇｒｕｎが待機時間Ｔｋ＝Ｔ₁を超えるので、待機時間Ｔｋ＝Ｔ₁が経過するので、エンジン１４は自動停止する。

このように、エンジン１４が始動して待機時間Ｔ₁を経過するとエンジン１４は自動停止するが、エンジン１４の始動時を基準としてｔ_d以上経過して再始動するときは、燃費低下等の影響が少ないものとして、そのまま再始動から待機時間Ｔ₁経過してエンジン１４が自動停止する。

次に、図５（ａ）に示されるように、時間ｔ₂からｔ_d経過しない時間ｔ₄においてエンジン回転数Ｎｅが立ち上がると、図５（ｂ）に示されるように、時間ｔ₄ではＮｓｔ＝０とならずに、１×Ｄより小さい値を取る。時間ｔ₄でエンジン１４は再始動するので、時間ｔ₄におけるＮｓｔは、この１×Ｄより小さい値に、１×Ｄが加算された値となる。つまり、１×Ｄ＜Ｎｓｔ＜２×Ｄとなる。このとき、図２のＭａｐ１を参照すると、１×Ｄ＜Ｎｓｔ＜２×Ｄは、Ｎ₁＝４×Ｄ以下であるので、待機時間Ｔｋ＝Ｔ₁である。したがって、図５（ｃ）に示されるように、時間ｔ₄から待機時間Ｔ₁が経過する時間ｔ₅までの間に間欠禁止信号が出力され、その間、エンジン１４の運転が継続し、時間ｔ₅になると、時間ｔ₄からカウントを始めたエンジン運転継続時間カウンタの値Ｔｅｇｒｕｎが待機時間Ｔｋ＝Ｔ₁を超えるので、エンジン１４は自動停止する。

次に、図５（ａ）に示されるように、時間ｔ₄からｔ_d経過しない時間ｔ₆においてエンジン回転数Ｎｅが立ち上がると、図５（ｂ）に示されるように、時間ｔ₆では時間ｔ₄におけるＮｓｔの値に戻らずにそれより大きな値を取る。時間ｔ₆でエンジン１４は再始動するので、時間ｔ₆におけるＮｓｔは、この（時間ｔ₄におけるＮｓｔよりも大きな値）に、１×Ｄが加算された値となる。ここで、図２のＭａｐ１において待機時間ＴｋがＴ₁から増加し始める閾値となるＮｓｔ＝Ｎ₁を図５（ｂ）に示したが、時間ｔ₆における再始動による１×Ｄが加算された後のＮｓｔの値は、Ｎ₁にかなり近い値であるが、まだＮ₁より小さい。したがって、この場合も待機時間Ｔｋ＝Ｔ₁である。そこで、図５（ｃ）に示されるように、時間ｔ₆から待機時間Ｔ₁が経過する時間ｔ₇までの間に間欠禁止信号が出力され、その間、エンジン１４の運転が継続し、時間ｔ₇になると、時間ｔ₆からカウントを始めたエンジン運転継続時間カウンタの値Ｔｅｇｒｕｎが待機時間Ｔｋ＝Ｔ₁を超えるので、エンジン１４は自動停止する。

さらに、図５（ａ）に示されるように、時間ｔ₆からｔ_d経過しない時間ｔ₈においてエンジン回転数Ｎｅが立ち上がると、図５（ｂ）に示されるように、時間ｔ₈では時間ｔ₆におけるＮｓｔの値に戻らずにそれより大きな値を取る。時間ｔ₈でエンジン１４は再始動するので、時間ｔ₈におけるＮｓｔは、この（時間ｔ₆におけるＮｓｔよりも大きな値）に、１×Ｄが加算された値となる。図５(ｂ)に示したが、時間ｔ₆における再始動による１×Ｄが加算された後のＮｓｔの値は、Ｎ₁を超える。この値をＮ₂とすると、図２を参照して、待機時間ＴｋはＴ₁より大きな値のＴ₂となる。そこで、図５（ｃ）に示されるように、時間ｔ₈から待機時間Ｔ₂が経過する時間ｔ₉までの間に間欠禁止信号が出力され、その間、エンジン１４の運転が継続し、時間ｔ₉になると、時間ｔ₈からカウントを始めたエンジン運転継続時間カウンタの値Ｔｅｇｒｕｎが待機時間Ｔｋ＝Ｔ₂を超えるので、エンジン１４は自動停止する。

このように、エンジン１４の始動があってからエンジン１４が自動停止した後、エンジン１４の始動時間を基準としてｔ_d経過しないうちに次のエンジン１４の再始動があることが繰り返されると、Ｎｓｔが次第に大きな値となって図２の閾値Ｎ₁を超えることが生じる。Ｎｓｔが閾値Ｎ₁を超えるときは、待機時間ＴｋがＮｓｔの増加に伴い、増加する値となる。図５では、このようなｔ_dを経過しないうちにエンジン１４の再始動が繰り返された結果、時間ｔ₁₀において、Ｎｓｔ＝Ｎ_I＞＞Ｎ₁となり、図２を参照して待機時間Ｔｋ＝Ｔ_I＞＞Ｔ₁となる例が示される。

上記のように、エンジン１４の自動停止と、エンジン１４の停止状態から復帰するエンジン始動とが繰り返される場合に、前回のエンジン１４の始動と次のエンジン１４の始動との間の時間が予め定めた時間ｔ_dよりも長いときは、その繰り返しを許容する。そして前回のエンジン１４の始動と次のエンジン１４の始動との間の時間が予め定めた時間ｔ_dよりも短いことが繰り返されても、エンジン始動回数カウンタの値Ｎｓｔが閾値Ｎ₁以下で収まっているときは、その繰り返しを許容する。エンジン始動回数カウンタの値Ｎｓｔが閾値Ｎ₁を超えると、初めて待機時間Ｔｋを長くする。このように、待機時間Ｔｋを長くする条件を多段階とすることで、できるだけエンジン自動停止による燃費向上を確保し、エンジン１４の始動と停止の繰り返しによる燃費低下とのバランスを図ることができる。

上記では、図２のＭａｐ１を用いて、エンジン停止の頻度に応じてエンジン自動停止処理を行う場合を説明した。ここでは、ハイブリッド車両の車速を考慮していない。次に、車速に応じてエンジン自動停止処理を行う場合について、図６、図７を用いて説明する。図６は、その場合の手順を示すフローチャートである。図４と比較して、Ｓ１８の手順の後に、車速Ｖを取得する手順であるＳ４０と、図３の車速関連ファイル４４であるＭａｐ２を用いて、エンジン始動回数カウンタの値Ｎｓｔを補正する手順であるＳ４２が追加されているが、それ以外は図４と同じである。図７は、待機時間ファイル４２と車速関連ファイル４４を用いてエンジン１４を自動停止させるときの状態の時間変化を示す図である。図５と比較して、車速Ｖの時間変化を示す図７（ｃ）が追加され、これに伴い、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）の一部が異なっている。なお、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）では、図５の内容を破線で示してある。

そこで、図６のＳ４０，Ｓ４２、図７を中心として、エンジン停止の頻度に応じてエンジン自動停止処理を行う場合と異なる点を説明する。

図６においてＳ４０は、ハイブリッド車両の車速を取得する手順である。この手順は、制御装置３０の車速取得部３２の機能によって実行される。図７（ｄ）は、取得された車速Ｖの時間変化を示す図である。車速Ｖは、エンジン回転数Ｎｅを示す図７（ａ）において、エンジン１４が回転する毎に、次第に高速となってゆく。図７（ｄ）に示される速度Ｖ₁は、図３の車速関連ファイル４４において、エンジン始動回転カウンタの値Ｎｓｔに対する補正値ΔＮｓｔが車速Ｖの増加に応じて増加し始める閾値速度Ｖ₁である。図７の例では、時間ｔ₁と時間ｔ₂の間の時間で、車速Ｖは閾値速度Ｖ₁を超える。

Ｓ４２は、Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１８の後に行われる手順である。すなわち、Ｓ１４の肯定によって前回のエンジン始動処理が行われているとされ、その始動処理の回数を計数するため、エンジン始動回数カウンタの値Ｎｓｔを加算するＳ１６が実行される。そして、Ｓ１８において、始動回数を基準数Ｄで数えることにして、始動１回ごとにＮｓｔを＋Ｄ加算することにして、エンジン始動回数カウンタの値Ｎｓｔが求められた後に行われる手順である。

Ｓ４２は、図３の車速関連ファイル４４を用いて、Ｓ１８で求められるＮｓｔを車速Ｖに応じて補正する手順である。すなわち、ハイブリッド車両の車速Ｖが高速のときに低速に比較して待機時間Ｔｋを長くするように、Ｓ１８で得られたＮｓｔの値を補正する。図３に示されるように、車速Ｖが閾値速度Ｖ₁以下のときは、ΔＮｓｔ＝０で、Ｓ１８で得られたＮｓｔの値がそのまま用いられる。したがって、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）において、時間ｔ₂までは、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）と同じである。

時間ｔ₂では、図７（ｄ）に示されるように、車速Ｖは、閾値速度Ｖ₁を超えるＶ₂である。図３を参照すると、Ｎｓｔの補正値は、ΔＮｓｔ＝Δ２である。そこで、図７（ｂ）において、時間ｔ₂におけるＮｓｔの値が図５のときの値にΔ２が加算されたものとなる。図７（ｂ）では、このΔ２が加算された補正後のＮｓｔは、図２の閾値Ｎ₁をまだ超えていないことが示される。したがって、時間ｔ₂における待機時間は、Ｔｋ＝Ｔ₁で、図５の場合と同じとなる。

時間ｔ₄では、図７（ｄ）に示されるように、車速Ｖは、閾値速度Ｖ₁を超えるＶ₃である。図３を参照すると、Ｎｓｔの補正値は、ΔＮｓｔ＝Δ３である。そこで、図７（ｂ）において、時間ｔ₄におけるＮｓｔの値が図５のときの値にΔ３が加算されたものとなる。図７（ｂ）では、このΔ３が加算された補正後のＮｓｔは、図２の閾値Ｎ₁を超えてＮ₃となることが示される。図２を参照すると、時間ｔ₄における待機時間は、Ｔｋ＝Ｔ₃となる。そこで、図７（ｃ）に示されるように、時間ｔ₄から待機時間Ｔ₃が経過する時間ｔ₂₀までの間に間欠禁止信号が出力され、その間、エンジン１４の運転が継続し、時間ｔ₂₀になると、時間ｔ₄からカウントを始めたエンジン運転継続時間カウンタの値Ｔｅｇｒｕｎが待機時間Ｔｋ＝Ｔ₃を超えるので、エンジン１４は自動停止する。

次に、時間ｔ₆では、図７（ｄ）に示されるように、車速Ｖは、閾値速度Ｖ₁を超えるＶ₄である。図３を参照すると、Ｎｓｔの補正値は、ΔＮｓｔ＝Δ４である。そこで、図７（ｂ）において、時間ｔ₄におけるＮｓｔの値が図５のときの値にΔ４が加算されたものとなる。図７（ｂ）では、このΔ４が加算された補正後のＮｓｔは、図２の閾値Ｎ₁を超えてＮ₄となることが示される。図２を参照すると、時間ｔ₄における待機時間は、Ｔｋ＝Ｔ₄となる。そこで、図７（ｃ）に示されるように、時間ｔ₆から待機時間Ｔ₄が経過する時間ｔ₂₁までの間に間欠禁止信号が出力され、その間、エンジン１４の運転が継続し、時間ｔ₂₁になると、時間ｔ₆からカウントを始めたエンジン運転継続時間カウンタの値Ｔｅｇｒｕｎが待機時間Ｔｋ＝Ｔ₄を超えるので、エンジン１４は自動停止する。

ここで、図７（ｃ）に示される破線である図５（ｃ）を参照すると、時間ｔ₆から時間ｔ₇の間と、時間ｔ₈から時間ｔ₉の間に間欠禁止信号が出力されていて、時間ｔ₇から時間ｔ₈の間はエンジン１４が自動停止している。これに対し、図７（ｃ）では、時間ｔ₆から時間ｔ₂₁まで間欠禁止信号が出力され、時間ｔ₇から時間ｔ₈の間もエンジン１４が運転連続継続している。そのことは、図７（ａ）において、エンジン回転数Ｎｅが時間ｔ₆から時間ｔ₈を超えてゼロとなっていないことにも示されている。

このように、車速Ｖが高速になると、低速のときに比較して待機時間Ｔｋが長くなるので、エンジン１４の自動停止と再始動の頻度が少なくなる。

ここで、上記構成のエンジン自動停止制御装置の効果について述べる。最初に、ハイブリッド車両において、エンジン１４の停止状態からエンジン１４を始動させるときの状態を説明する。停止しているエンジン１４を始動させるときは、回転電機１６によってエンジン回転数Ｎｅを持ち上げる方向にトルクを出すクランキングが行われる。そして、エンジン回転数Ｎｅが持ち上がったあるタイミングで、燃料を通常より多めに噴射供給し、より確実に着火するようにしている。これによって、以下のような状態が発生する。

第１に、エンジン回転数Ｎｅを持ち上げるために、回転電機１６において余分の電力を消費する。第２に、瞬間的に回転電機１６でトルクを出して低下させるので、回転電機１６を駆動するインバータ回路の温度が急変する。第３に、始動時は通常よりも燃料を多めに噴射供給するので、通常時よりも排気における未燃焼成分が多く発生する。

これらにより、短時間の間にエンジン１４の停止と始動が頻繁に繰り返された場合、以下の課題が発生する。第１に、モータ出力とエンジンのイナーシャとの間でエネルギの行き来が発生し、損失が増大し、燃費が低下する。第２に、インバータ回路の温度が急変することで、半田接続部にストレスが加わる。第３に、空燃比が通常よりも小さい状態が繰り返されることで、未燃燃料が増加し、エンジン１４の気筒内にカーボンが発生する。

そこで、交通渋滞等でハイブリッド車両がエンジン１４の停止と始動を短期間に繰り返されるような場合には、停止と始動が短時間に多数回繰り返されるために、上記の課題が発生する。

ここで、車速が高い場合は、アクセル開度に対して要求パワーが大きく上下しやすいため、同じようなアクセル操作でも高速の方が低速に比べて、エンジン１４の停止と始動の繰り返しが発生しやすい。

また、主として発電機に用いられるＭＧ１と呼ばれる回転電機と、主としてモータに用いられるＭＧ２と呼ばれる回転電機とが遊星歯車機構を介してエンジン１４と車軸１８に接続されるハイブリッド車両においては、高速時に次のような状態となる。すなわち、車速が高速でエンジン１４が停止しているときは、遊星歯車機構を介してＭＧ１の回転数が負側の高速回転となる。これにより、車速が高速のときのエンジン１４の始動では、低速のときのエンジン１４の始動に比較し、ＭＧ１のキャリア周波数が高周波側となり、インバータ回路の温度急変によるストレスがより大きなものとなる。

このように、ハイブリッド車両において、エンジン１４の停止と始動が頻繁に生じるときは、燃費低下、排気状態の劣化、インバータ回路の半田接続部における信頼性の低下等が生じやすい。これらは、ハイブリッド車両の車速が高速になると、さらに顕著なものになる。

上記構成のハイブリッド車両におけるエンジン自動停止制御装置では、エンジン１４の自動停止と、エンジン１４の停止状態から復帰するエンジン始動との繰り返し頻度が高いときは繰り返し頻度が低いときに比較して待機時間を長くする。また、ハイブリッド車両の車速が高速のときは低速に比較して待機時間を長くする。これによって、燃費低下を抑制し、排気状態の劣化を抑制し、インバータ回路の半田接続部における信頼性の向上を図ることができる。

１０車両走行制御システム、１２動力装置、１４エンジン、１６回転電機、１８車軸、２０車速センサ、３０制御装置（エンジン自動停止制御装置）、３２車速取得部、３４待機時間設定部、３６エンジン自動停止部、４０記憶装置、４２待機時間ファイル、４４車速関連ファイル。

Claims

エンジンと回転電機を備える車両において、所定のエンジン停止条件を満たすときに、エンジン始動時からの所定の基準時間から予め定めた待機時間後にエンジンを自動停止する制御装置であって、
車両の速度が高速のときは低速に比較して待機時間を長くすることを特徴とするエンジン自動停止制御装置。
請求項１に記載のエンジン自動停止制御装置において、
エンジンの自動停止と、エンジンの停止状態から復帰するエンジン始動との繰り返し頻度が高いときは繰り返し頻度が低いときに比較して待機時間を長くすることを特徴とするエンジン自動停止制御装置。