JP2016055842A - エンジンの始動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】キースイッチを備えたエンジンの始動装置において、不要なエンジンの始動を抑制する。【解決手段】エンジンの始動装置1は、複数の運転モードを有するハイブリッド車両としての車両Vに搭載され、エンジン10を始動させるスタータ11と、スタータ11を作動させるためのスタータ作動信号を出力するキースイッチ50と、キースイッチ50から出力されたスタータ作動信号の入力に応じてスタータ11を作動させる車両ECU43と、車両Vにおける現在の運転モードに基づいて、エンジン10の始動が必要であるか否かを判定するPHVECU40と、PHVECU40でエンジン10の始動が必要ではないと判定された場合、スタータ作動信号の車両ECU43への入力を遮断する遮断リレー53と、を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、エンジンの始動装置に関し、特に、キースイッチを備えるエンジンの始動装置に関する。
従来、エンジンの始動装置に関する技術として、例えば特許文献1に記載されたエンジンの始動装置が知られている。特許文献1に記載されたエンジンの始動装置では、スタータスイッチ(キースイッチ)がオフからオンになった際、エンジン内の冷却水や潤滑油等の温度が適切な温度域に達しているか否かに基づいて予熱の要否を判定し、予熱が必要とされるときには予熱が完了してからエンジンを始動する。これにより、エンジン又はその関連部品の予熱を無駄なく適切に行うことが図られている。
特開2004−52672号公報
上述のエンジンの始動装置では、キースイッチは物理的な接点を有するスイッチであり、その操作によりスタータ作動信号を出力してスタータを作動させる。そのため、エンジンの始動が必要ではない場合(例えば、運転モードがEV走行の場合等)であっても、キースイッチの操作によってスタータが作動してエンジンが始動されてしまうおそれがある。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、キースイッチを備えたエンジンの始動装置において、不要なエンジンの始動を抑制することを課題とする。
本発明に係るエンジンの始動装置は、複数の運転モードを有するハイブリッド車両に搭載されたエンジンの始動装置であって、エンジンを始動させるスタータと、スタータを作動させるためのスタータ作動信号を出力するキースイッチと、キースイッチから出力されたスタータ作動信号の入力に応じてスタータを作動させる制御部と、ハイブリッド車両における現在の運転モードに基づいて、エンジンの始動が必要であるか否かを判定する判定部と、判定部でエンジンの始動が必要ではないと判定された場合、スタータ作動信号の制御部への入力を遮断する遮断部と、を備える。
このエンジンの始動装置では、現在の運転モードに基づきエンジンの始動が必要ではないと判定されると、遮断部によりキースイッチからのスタータ作動信号を遮断し、当該信号の制御部への入力を遮断する。これにより、エンジンの始動が必要ではない場合において、キースイッチの操作でスタータが作動してしまうのを防止することができ、エンジンの不要な始動を抑制することが可能となる。
上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、判定部は、ハイブリッド車両における現在の運転モードがEV走行、充電中及び給電中のいずれかに該当する場合、エンジンの始動が必要ではないと判定する構成が挙げられる。
本発明に係るエンジンの始動装置では、遮断部は、キースイッチ及び制御部の間に設けられたリレーであってもよい。この場合、キースイッチ及び制御部の間にリレーを追加することで、上記作用効果を実現することが可能となる。
本発明によれば、キースイッチを備えたエンジンの始動装置において、不要なエンジンの始動を抑制することができる。
実施形態に係るエンジンの始動装置を搭載したハイブリッド車両を示す概略構成図である。 実施形態に係るエンジンの始動装置を示す概略構成図である。 実施形態に係るエンジンの始動装置の処理を説明するフローチャートである。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
図1は、実施形態に係るエンジンの始動装置を搭載したハイブリッド車両を示す概略構成図である。図1に示すように、エンジンの始動装置1は、車両Vに搭載されたエンジン10を始動するための装置である。以下の説明では、まず、車両Vの構成について説明した後、エンジンの始動装置1の構成について説明する。
車両Vは、プラグインハイブリッド車両(以下、PHV:Plug-in Hybrid Vehicle)として構成されている。適用される車両Vとしては、ここでは中型バスが挙げられる。なお、車両Vは、特に限定されるものではなく、例えばトラック等の商用車であってもよく、大型車両や中型車両、普通乗用車、小型車両又は軽車両等の何れであってもよい。
車両Vは充電部を備えており、車両Vの外部の電源による充電が可能に構成されている。外部電源による充電としては、例えば、交流200Vの電源による普通充電と、急速充電とが挙げられる。急速充電としては、例えばCHAdeMO(登録商標)規格による急速充電方法が用いられる。
また、車両Vは給電部を備えており、車両Vの外部への電力供給(外部給電)が可能に構成されている。車両Vは、例えば、給電スイッチ31が操作され、当該給電部に可搬型外部給電装置(図示せず)が接続されることで、車両Vの外部へ電力を供給する。供給可能電力は、例えば定格10kWとされ、供給可能な電力量は、例えば248kWhとされている。また、車両Vでは、エンジン10の燃料を補充することで連続的な外部給電が可能とされている。このような車両Vは、例えば地震の被災地等において電気エネルギー供給源の役割を担う防災対応型PHVバスとして用いることができる。
車両Vは、PHVECU(ECU:Electronic Control Unit)40を備えている。PHVECU40は、例えばCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read OnlyMemory)、RAM(Random Access Memory)を含むコンピュータにより構成されている。PHVECU40は、車両VをPHVとして機能させる統括的な制御を実施する。ここでのPHVECU40では、車両Vが複数の運転モードを有するように制御を実施する。車両Vの運転モードとしては、例えば、EV走行、HV走行、充電中及び給電中が挙げられる。
EV走行とは、例えば、エンジン10が始動されず、モータジェネレータMGの駆動力により車両Vが走行される運転モードである。運転モードがEV走行の場合としては、車両Vが平坦路を走行している場合、及び車両Vが所定のEV指定エリア(例えば、市街地、病院及び学校の周辺等)を走行している場合等が挙げられる。車両Vでは、例えば図示しないGPSの位置情報等により車両VがEV指定エリアを走行しているか否かを判別し、現在の運転モードがHV走行に該当するか否かを判定してもよい。
HV走行とは、例えば、エンジン10が始動され、エンジン10及びモータジェネレータMGの駆動力により車両Vが走行される運転モードである。運転モードがHV走行の場合としては、車両Vが登坂路を走行している場合、及び車両Vが所定のHV指定エリア(例えば、郊外や高速道路等)を走行している場合等が挙げられる。車両Vでは、例えば図示しないGPSの位置情報等により車両VがHV指定エリアを走行しているか否かを判別し、現在の運転モードがHV走行に該当するか否かを判定してもよい。車両Vでは、図示しないGセンサ等により車両Vが登坂路を走行しているか否かを判別し、現在の運転モードがHV走行に該当するか否かを判定してもよい。
充電中とは、例えば、外部電源によりHVバッテリ23が充電される状態である。運転モードが充電中の場合としては、車両Vの充電部に外部電源が接続されている場合等が挙げられる。車両Vでは、例えば充電部により、当該充電部に外部電源が接続されたか否かを判定し、現在の運転モードが充電中に該当するか否かを判定してもよい。
給電中とは、例えば、HVバッテリ23に蓄えられた電力を外部給電する状態である。運転モードが給電中の場合としては、給電スイッチ31が操作されると共に車両Vの給電部に可搬型外部給電装置が接続されている場合等が挙げられる。運転モードが給電中の場合としては、上記給電中の場合において、HVバッテリ23の充電率が低いことからエンジン10が始動されてモータジェネレータMGで発電している場合が含まれてもよい。車両Vでは、例えばPHVECU40により、給電スイッチ31が操作されたか否かを判定し、現在の運転モードが給電中に該当するか否かを判定してもよい。車両Vでは、例えば給電部により、当該給電部に可搬型外部給電装置が接続されたか否かを判定し、現在の運転モードが給電中に該当するか否かを判定してもよい。車両Vでは、例えば充電制御ユニット30により、HVバッテリ23の充電率が低いか否かを判定し、現在の運転モードが給電中の場合においてエンジン10を始動するか否かを判定してもよい。
また、車両Vは、パワートレインPTと、高電圧系20と、充電制御ユニット30と、を具備する。パワートレインPTは、エンジン10と、AMT(AMT:Automated Manual Transmission)13と、トランスファ15と、モータジェネレータMGと、を有する。
エンジン10は、車両Vの車輪19を駆動するほか、発電機としてのモータジェネレータMGを駆動する。エンジン10としては、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジン等が採用されている。エンジン10は、例えば、車両Vの運転モード等に基づいて適宜運転又は停止される。エンジン10には、スタータ11が取り付けられている。スタータ11は、エンジン10を始動させる電動機である。スタータ11は、例えば、キースイッチ50の操作に基づいて作動される(詳しくは後述)。エンジン10の出力軸には、AMT13が接続されている。
AMT13は、第1クラッチ12を含んで機械式自動変速機として構成され、そのギア位置の変更(変速)及び第1クラッチ12の接続並びに分離の制御等の変速動作を自動で行う。AMT13は、第1プロペラシャフト14を介してトランスファ15と接続されており、エンジン10の駆動力をトランスファ15に伝達する。
トランスファ15は、第1プロペラシャフト14と、第2プロペラシャフト16と、モータジェネレータMGと、が駆動力を伝達可能に取り付けられている。つまり、トランスファ15は、AMT13及び第1プロペラシャフト14を介して、エンジン10と接続されると共に、第2プロペラシャフト16、デファレンシャルギア17及びドライブシャフト18を介して、車輪19と接続されている。トランスファ15は、例えばその内部に1又は複数のクラッチを含んで構成されており、エンジン10、モータジェネレータMG及び車輪19の相互間における駆動力の伝達及び非伝達を切り替える機能を有する。
トランスファ15は、PHVECU40に電気的に接続されており、例えば車両Vの運転モードに応じて上記クラッチを制御し、駆動力の伝達及び非伝達を切り替える。トランスファ15では、例えば、車両Vの運転モードがEV走行の場合、モータジェネレータMGと車輪19との間で駆動力が伝達される。トランスファ15では、例えば、車両Vの運転モードがHV走行の場合、エンジン10、モータジェネレータMG及び車輪19の相互間で駆動力が伝達される。トランスファ15では、例えば、車両Vの運転モードが給電中の場合において、モータジェネレータMGによる発電中の場合、エンジン10からモータジェネレータMGへ駆動力が伝達される。
モータジェネレータMGは、車両Vの駆動源として機能すると共に、HVバッテリ23を充電するための発電機として機能する。モータジェネレータMGは、種々の出力とすることができ、ここでは最大出力が175kWとされている。
また、車両Vは、エンジンECU41と、AMTECU42と、車両ECU43と、を備えている。エンジンECU41は、エンジン10に電気的に接続されており、エンジン10を総合的に制御する。AMTECU42は、AMT13に電気的に接続されており、例えばAMT13の変速動作等を制御する。車両ECU43は、AMTECU42に電気的に接続されており、例えば、車両Vの速度等に基づいてAMTECU42に変速信号を出力する。また、車両ECU43は、キースイッチ50から出力されたスタータ作動信号の入力に応じてスタータ11を作動させる(詳しくは後述)。
高電圧系20は、インバータ21と、メインコンタクタ22と、HVバッテリ23と、プリチャージリレー24と、を有し、これらが高電圧ケーブル26で接続されて構成されている。
なお、高電圧系20では、後述のキースイッチ50のスイッチ状態がOFFの場合、高電圧系20の回路が遮断され、車両VがPHVとして走行不可能とされる。一方、高電圧系20では、キースイッチ50のスイッチ状態がON(キースイッチオン)の場合、高電圧系20の回路が接続され、車両VがPHVとして走行可能とされる。また、高電圧系20では、キースイッチ50のスイッチ状態がOFFからONに切り替えられた場合、遮断されていた高電圧系20が接続される処理(車両Vの起動処理)が行われる。
インバータ21は、メインコンタクタ22とモータジェネレータMGとに電気的に接続されている。インバータ21は、メインコンタクタ22から入力される電力を交流に変換し、当該変換した電力をモータジェネレータMGへ出力する。また、インバータ21は、モータジェネレータMGから入力される電力を直流に変換し、当該変換した電力をメインコンタクタ22へ出力する。
メインコンタクタ22は、キースイッチ50のスイッチ状態がONの場合、インバータ21とHVバッテリ23とを電気的に接続するための接点を含むリレーである。メインコンタクタ22は、HVバッテリ23のプラス側とマイナス側とにそれぞれ設けられている。メインコンタクタ22では、例えば駆動信号の入力によりメインコンタクタ22の接点が駆動され、メインコンタクタ22の接点が接触状態とされる。これにより、メインコンタクタ22では、インバータ21とHVバッテリ23とが電気的に接続される(高電圧系接続)。
HVバッテリ23は、その内部で複数の二次電池が接続されて構成されている。HVバッテリ23としては、種々の形式の二次電池を用いることができ、ここでは定格電力量が40kWhのリチウムイオン電池が採用されている。HVバッテリ23の電力は、例えばモータジェネレータMGの駆動及び外部給電の電源等として用いることができる。HVバッテリ23では、例えば充電制御ユニット30からの信号の入力により、HVバッテリ23内部の二次電池から高電圧ケーブル26を介した電力供給が可能とされる。
プリチャージリレー24は、車両Vの起動処理において、インバータ21を保護するためのプリチャージに供されるリレーである。プリチャージリレー24は、例えば、上述のメインコンタクタ22よりも先に駆動され、インバータ21をプリチャージする。プリチャージリレー24は、例えば、HVバッテリ23のプラス側の電路においてメインコンタクタ22に並列に接続されている。プリチャージリレー24は、抵抗24aと直列に接続されている。プリチャージリレー24では、この抵抗24aによりインバータ21に流れる電流が制限される。
充電制御ユニット30は、メインコンタクタ22と、HVバッテリ23と、プリチャージリレー24と、PHVECU40と、に電気的に接続されている。充電制御ユニット30は、例えば車両Vの起動処理において、HVバッテリ23とプリチャージリレー24とに駆動信号を出力する。充電制御ユニット30は、例えばインバータ21のプリチャージが完了した後、メインコンタクタ22に駆動信号を出力する。また、充電制御ユニット30は、HVバッテリ23の充電率を検出する。
続いて、図2を参照して、エンジンの始動装置1について説明する。図2は、実施形態に係るエンジンの始動装置を示す概略構成図である。図2に示すように、エンジンの始動装置1は、スタータ11と、キースイッチ50と、遮断リレー(遮断部)53と、PHVECU(判定部)40と、車両ECU(制御部)43と、を備えて構成されている。
スタータ11は、スタータリレー11aを含んでいる。スタータ11では、駆動信号(リレー作動信号)の入力によりスタータリレー11aの接点が駆動される。スタータ11は、スタータリレー11aの接点が駆動されて接触状態とされることで、補機バッテリ54の電力が供給されて作動し、エンジン10を始動する。
キースイッチ50は、その操作によりスタータ11を作動させるためのイグニッションスイッチであり、スタータ作動信号を出力する。キースイッチ50は、キー51が挿し込まれると共に回転されることで、操作される。キースイッチ50は、内部に物理的な接点を含むキーシリンダ52を有する。このキーシリンダ52は、キースイッチ50の操作位置に応じて複数のスイッチ状態が切り替えられる。スイッチ状態としては、OFF,ACC(アクセサリ),ON(キースイッチオン)及びST(スタータスイッチオン)が挙げられる。
キースイッチ50のスイッチ状態がACCの場合、例えばカーオーディオ装置等の電装品への電力供給が可能とされる。キースイッチ50のスイッチ状態がONの場合、例えばカーオーディオ装置等の電装品への電力供給に加え、PHVECU40等への電力供給が可能とされる。キースイッチ50のスイッチ状態がSTの場合、例えばPHVECU40等への電力供給が可能とされると共に、スタータ作動信号を出力する。なお、キースイッチ50のスイッチ状態がOFFの場合、例えばハザードランプ等の電装品への電力供給が可能とされる。
車両ECU43は、キースイッチ50から出力されたスタータ作動信号の入力に応じてスタータ11を作動させる。車両ECU43は、スタータ作動信号の入力に応じてスタータリレー11aに駆動信号(リレー作動信号)を出力する。
遮断リレー53は、キースイッチ50及び車両ECU43の間の電路上に設けられている。遮断リレー53は、PHVECU40と電気的に接続されており、PHVECU40からの駆動信号(スタータカット信号)により、その接点が駆動される。すなわち、遮断リレー53は、PHVECU40でエンジン10の始動が必要ではないと判定された場合、スタータ作動信号の車両ECU43への入力を遮断(スタータカット)する。
具体的には、PHVECU40は、PHVとしての車両Vにおける現在の運転モードに基づいて、エンジン10の始動が必要であるか否かを判定すると共に、エンジン10の始動が必要ではないと判定された場合、遮断リレー53にスタータカット信号を出力する。PHVECU40は、車両Vの現在の運転モードがEV走行、充電中及び給電中のいずれかに該当する場合、エンジン10の始動が必要ではないと判定する。
次に、エンジンの始動装置1の処理について、図3を参照しつつ説明する。図3は、実施形態に係るエンジンの始動装置の処理を説明するフローチャートである。図3に示すように、本実施形態では、エンジンの始動装置1により以下の処理が実行される。まず、PHVECU40により、車両Vの現在の運転モードがEV走行、充電中及び給電中のいずれかに該当するか否かが判定される(S1)。
上記S1において、具体的には、例えば、車両Vが平坦路を走行している場合、及び車両Vが所定のEV指定エリア(例えば、市街地、病院及び学校の周辺等)を走行している場合、PHVECU40により、車両Vの現在の運転モードがEV走行に該当すると判定される。また例えば、車両Vの充電部に外部電源が接続されてHVバッテリ23が充電されている場合、PHVECU40により、車両Vの現在の運転モードが充電中に該当すると判定される。また例えば、給電スイッチ31が操作されると共に車両Vの給電部に可搬型外部給電装置が接続され、外部給電が可能とされている場合、PHVECU40により、車両Vの現在の運転モードが給電中に該当すると判定される。
上記S1において、車両Vの現在の運転モードがEV走行、充電中及び給電中のいずれかに該当すると判定された場合、スタータ作動信号の車両ECU43への入力が遮断される(S2)。上記S2では、エンジン10の始動が必要ではないとして、PHVECU40によりスタータカット信号が遮断リレー53に出力されて、遮断リレー53が駆動される。これにより、遮断リレー53の接点が非接触状態とされ、キースイッチ50が操作されてスイッチ状態がSTとなっても、スタータ作動信号の車両ECU43への入力が遮断される。上記S2の後、そのまま処理が終了される。
一方、上記S1において、車両Vの現在の運転モードがEV走行、充電中及び給電中のいずれにも該当しないと判定された場合、PHVECU40により遮断リレー53が駆動されず、スタータ作動信号の車両ECU43への入力が遮断されない(S3)。
上記S3では、キースイッチ50の操作によるスタータ11の作動を許容できるとして、PHVECU40によりスタータカット信号が遮断リレー53に出力されず、遮断リレー53が駆動されない。これにより、遮断リレー53の接点が接触状態とされ、キースイッチ50が操作されてスイッチ状態がSTとなると、スタータ作動信号が車両ECU43へ入力される。上記S3の後、そのまま処理が終了される。
以上、本実施形態では、PHVECU40により車両Vの現在の運転モードに基づきエンジン10の始動が必要ではないと判定されると、遮断リレー53によりキースイッチ50からのスタータ作動信号が遮断され、当該信号の車両ECU43への入力が遮断される。換言すると、車両Vの状態監視によるスタータカット制御が行われる。これにより、エンジン10の始動が必要ではない場合において、キースイッチ50の操作でスタータ11が作動してしまうのを防止することができ、エンジン10の不要な始動を抑制することが可能となる。
ここで、従来のエンジンの始動装置では、車両Vの現在の運転モードにおいてエンジン10の始動が必要ではない場合であっても、キースイッチ50が操作されてスイッチ状態がSTとなると、スタータ作動信号が車両ECU43に入力され、スタータ11が作動される構成となっていた。この点、本実施形態では、キースイッチ50及び車両ECU43の間に遮断リレー53を追加することで、上記作用効果を実現することが可能となる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。
例えば、上記実施形態の車両Vは、給電可能なPHVとして構成されていたが、例えば、単にハイブリッド車両として構成されていてもよい。また、車両Vの運転モードとしてEV走行、HV走行、充電中及び給電中を例示したが、運転モードはこれらに限定されない。
また、上記実施形態では、車両Vが備えるECUとして、PHVECU40、エンジンECU41、AMTECU42及び車両ECU43を例示したが、車両Vが備えるECUは、判定部及び制御部の機能を有するものであれば、その数及び種類は限定されない。例えば、車両Vは、他のECUを更に備えていてもよいし、これらのECUが機能的に統合されたECUを備えていてもよい。
また、上記実施形態では、キースイッチ50から出力されたスタータ作動信号は、PHVECU40を介することなく車両ECU43に入力されていたが、例えば、PHVECU40を介して車両ECU43に入力されていてもよい。要は、車両Vの現在の運転モードに基づきエンジン10の始動が必要ではないと判定される場合、遮断リレー53により、キースイッチ50からのスタータ作動信号が遮断され、当該信号の車両ECU43への入力が遮断されればよい。
1…エンジンの始動装置、10…エンジン、11…スタータ、40…PHVECU(判定部)、43…車両ECU(制御部)、50…キースイッチ、53…遮断リレー(遮断部、リレー)、V…車両(ハイブリッド車両)。

Claims (3)

  1. 複数の運転モードを有するハイブリッド車両に搭載されたエンジンの始動装置であって、
    前記エンジンを始動させるスタータと、
    前記スタータを作動させるためのスタータ作動信号を出力するキースイッチと、
    前記キースイッチから出力された前記スタータ作動信号の入力に応じて前記スタータを作動させる制御部と、
    前記ハイブリッド車両における現在の運転モードに基づいて、前記エンジンの始動が必要であるか否かを判定する判定部と、
    前記判定部で前記エンジンの始動が必要ではないと判定された場合、前記スタータ作動信号の前記制御部への入力を遮断する遮断部と、を備えるエンジンの始動装置。
  2. 前記判定部は、前記ハイブリッド車両における現在の運転モードがEV走行、充電中及び給電中のいずれかに該当する場合、前記エンジンの始動が必要ではないと判定する、請求項1に記載のエンジンの始動装置。
  3. 前記遮断部は、前記キースイッチ及び前記制御部の間に設けられたリレーである、請求項1又は2に記載のエンジンの始動装置。
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