JP2022133996A - 車両制御装置 - Google Patents
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- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
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Abstract
【課題】車両のNV特性が悪化するのを回避しながら、電動機によるクランキングにより内燃機関を適切に始動させることを可能にする車両制御装置を提供する。【解決手段】エンジン11と、エンジン11に連結されたモータジェネレータ12と、エンジン11およびモータジェネレータ12の少なくとも一方の出力により駆動される駆動輪DWと、を備え、モータジェネレータ12によるクランキングによりエンジン11を始動可能な車両1を制御する制御装置30は、エンジン11を始動させる場合に、エンジン11が完爆状態となるまでは吸気圧に基づきモータジェネレータ12の力行トルクを制御し、エンジン11が完爆状態となった後はエンジン回転数が所定の範囲内に収束するまで、エンジン11への燃料噴射量に基づきモータジェネレータ12の回生トルクを制御する。【選択図】図1
Description
本発明は、車両制御装置に関する。
従来から、内燃機関を備える車両において、内燃機関の始動時に発生する振動の低減が望まれている。例えば、特許文献1には、エンジンと、モータジェネレータとを備え、且つモータジェネレータによるクランキングによりエンジンを始動可能なハイブリッド車両において、エンジンの始動時に、エンジンの吸気バルブの閉弁タイミングを、下死点を跨ぐように進角させるバルブタイミング制御を実行可能に構成し、このバルブタイミング制御を実行する場合に、モータジェネレータの出力トルクが、エンジンのクランキングに要するクランキングトルクに、吸気圧と閉弁タイミングとに応じて決定した制振トルクを加えたトルクとなるように、モータジェネレータを制御するようにした技術が開示されている。
また、特許文献2には、内燃機関からのトルクに発生するトルク脈動を検出し、このトルク脈動と同相の減少トルクが発生するように、電動発電機を制御するようにした技術が開示されている。
内燃機関と、内燃機関と連結された電動機と、内燃機関および電動機の少なくとも一方の出力により駆動される駆動輪と、を備える車両において、電動機によるクランキングにより内燃機関を始動させるようにしたとする。この場合、ドライバー(運転者)に不快感を与え得る振動の発生期間を短くするためには、内燃機関を始動させる際の電動機の力行トルクを大きくして、内燃機関を素早く始動させる必要がある。その一方で、内燃機関を始動させた後も電動機の力行トルクが維持されると、内燃機関の回転数がオーバーシュートして、車両のNV(Noise, Vibration)特性の悪化につながる。
本発明は、車両のNV特性が悪化するのを回避しながら、電動機によるクランキングにより内燃機関を適切に始動させることを可能にする車両制御装置を提供する。
本発明は、
内燃機関と、前記内燃機関と連結された電動機と、前記内燃機関および前記電動機の少なくとも一方の出力により駆動される駆動輪と、を備えるとともに、前記電動機によるクランキングにより前記内燃機関を始動可能な車両を制御する車両制御装置であって、
前記電動機によるクランキングにより前記内燃機関を始動させる場合に、
前記内燃機関が完爆状態となるまでは、前記内燃機関の吸気圧に基づき前記電動機の力行トルクを制御し、
前記内燃機関が前記完爆状態となった後は、前記内燃機関の回転数が目標回転数を含む所定の範囲内に収束するまで、前記内燃機関への燃料噴射量に基づき前記電動機の回生トルクを制御する。
内燃機関と、前記内燃機関と連結された電動機と、前記内燃機関および前記電動機の少なくとも一方の出力により駆動される駆動輪と、を備えるとともに、前記電動機によるクランキングにより前記内燃機関を始動可能な車両を制御する車両制御装置であって、
前記電動機によるクランキングにより前記内燃機関を始動させる場合に、
前記内燃機関が完爆状態となるまでは、前記内燃機関の吸気圧に基づき前記電動機の力行トルクを制御し、
前記内燃機関が前記完爆状態となった後は、前記内燃機関の回転数が目標回転数を含む所定の範囲内に収束するまで、前記内燃機関への燃料噴射量に基づき前記電動機の回生トルクを制御する。
本発明によれば、車両のNV特性が悪化するのを回避しながら、電動機によるクランキングにより内燃機関を適切に始動させることを可能にする車両制御装置を提供できる。
以下、本発明の車両制御装置の一実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
[車両]
図1に示すように、本実施形態の車両1は、いわゆるハイブリッド電気自動車(Hybrid Electrical Vehicle)であり、内燃機関の一例であるエンジン11と、電動機の一例であるモータジェネレータ12と、変速機TMと、駆動輪DWと、バッテリ20と、電力変換装置21と、車両1全体の制御を司る制御装置30と、を備えている。なお、図1において、太実線は機械連結を示し、二重破線は電気配線を示し、実線矢印は制御信号を示している。
図1に示すように、本実施形態の車両1は、いわゆるハイブリッド電気自動車(Hybrid Electrical Vehicle)であり、内燃機関の一例であるエンジン11と、電動機の一例であるモータジェネレータ12と、変速機TMと、駆動輪DWと、バッテリ20と、電力変換装置21と、車両1全体の制御を司る制御装置30と、を備えている。なお、図1において、太実線は機械連結を示し、二重破線は電気配線を示し、実線矢印は制御信号を示している。
エンジン11は、例えば、全ての気筒を稼働させる全筒運転と、一部の気筒を休止させた状態で運転する休筒運転とを切替可能に構成された、いわゆる気筒休止エンジンである。一例として、エンジン11は、可変バルブタイミング機構(不図示)を備えるV型6気筒エンジンであり、可変バルブタイミング機構によって、一方のバンクの3つの気筒を休止可能に構成されている。すなわち、エンジン11において、全筒運転時には両方のバンクの6つの気筒を用いた6気筒運転が行われ、休筒運転時には一方のバンクの3つの気筒のみを用いた3気筒運転が行われる。また、エンジン11は、可変バルブタイミング機構によって、例えば、各吸気バルブの開弁期間、開閉タイミング、リフト量等も変化可能に構成されている。
エンジン11は、供給された燃料(例えばガソリン)を燃焼させることによって発生した機械エネルギー(動力)を、クランクシャフト11a(図2を参照)を回転駆動することによって出力する。具体的に、エンジン11は、インジェクタ(不図示)を備える。インジェクタは、PWM(Pulse Width Modulation)制御を用いて制御装置30により制御され、エンジン11に燃料を供給する。
具体的に、インジェクタは、燃料噴射信号として制御装置30から受け付けたパルス信号(電圧信号)のパルス幅に応じた期間だけ開弁して、エンジン11の各気筒内に燃料を噴射する。燃料噴射信号1パルスあたりにインジェクタが噴射する燃料の量を、以下、燃料噴射量ともいう。燃料噴射量は、燃料噴射信号のパルス幅に比例し、そのパルス幅が長くなるほど増加し得る。
また、インジェクタには、インジェクションポンプ(不図示)を介して燃料が供給される。インジェクションポンプは、制御装置30の制御にしたがった燃料噴射圧力でインジェクタに燃料を供給する。燃料噴射量は、燃料噴射圧力にも比例し、燃料噴射圧力が高くなるほど増加し得る。例えば、インジェクタは、所定値(噴射許可燃圧ともいう。図3Aおよび図4を参照)以上の燃料噴射圧力が供給されることにより、エンジン11の各気筒内に燃料を噴射することができる。
インジェクタによる燃料供給が行われることによりエンジン11から出力された動力(以下、単にエンジン11の出力ともいう)は、エンジン11と機械的に連結された変速機TMを介して駆動輪DWに伝達され、車両1の走行に供される。
また、エンジン11は、モータジェネレータ12とも機械的に連結されている。モータジェネレータ12は、例えば三相の交流モータであり、電力が供給されることによって動力を出力する電動機として機能する。具体的に、モータジェネレータ12のロータ(不図示)は、エンジン11のクランクシャフト11aと連結されている。このため、エンジン11およびモータジェネレータ12からなるパワープラントから出力されるパワープラントトルクのクランクシャフト11aの軸端でのトルクであるクランク端トルクは、エンジン11から出力されるトルク(以下、エンジントルクともいう)と、モータジェネレータ12から出力されるトルク(以下、モータトルクともいう)と、の和となる。なお、以下の説明において、正(プラス)のモータトルクを力行トルクともいい、負(マイナス)のモータトルクを回生トルクともいう。
エンジン11とモータジェネレータ12とが機械的に連結されていることで、車両1においては、エンジン11の出力を用いた駆動輪DWの駆動(すなわち車両1の走行)を、モータジェネレータ12から出力された動力(以下、単にモータジェネレータ12の出力ともいう)によって補助するモータアシストが可能となっている。
また、エンジン11とモータジェネレータ12とが機械的に連結されていることで、エンジン11の出力によってモータジェネレータ12を回転駆動したり、モータジェネレータ12の出力によってエンジン11を回転駆動したりすることも可能である。具体的に、車両1においては、モータジェネレータ12によるクランキングによりエンジン11を始動させることが可能になっている。
モータジェネレータ12は、電力変換装置21を介して、バッテリ20と電気的に接続されている。バッテリ20は、例えば、直列に接続された複数の蓄電セルを有し、所定の電圧(例えば50~200[V])を出力可能に構成されたバッテリである。バッテリ20の蓄電セルとしては、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等を用いることができる。
電力変換装置21は、インバータやDC/DCコンバータ(いずれも不図示)等を備えるとともに、制御装置30によって制御され、電力の変換を行う装置である。例えば、電力変換装置21は、バッテリ20から供給された直流電力を三相の交流電力に変換してモータジェネレータ12に供給したり、モータジェネレータ12から供給された三相の交流電力を直流電力に変換してバッテリ20に供給したりする。モータジェネレータ12は、電力変換装置21を介してバッテリ20の電力が供給されることで、前述のモータアシストを行うことが可能である。
また、モータジェネレータ12は、回転駆動されることによって発電を行う発電機としても機能する。モータジェネレータ12は、前述したようにエンジン11の出力によって回転駆動され得るほか、車両1の制動等に伴って駆動輪DW側から入力される動力によっても回転駆動され得る。モータジェネレータ12によって発電された電力は、電力変換装置21を介してバッテリ20に供給され、バッテリ20の充電に供される。
変速機TMは、複数の変速段(例えば7段)を有する多段式変速機であり、エンジン11から駆動輪DWまでの動力伝達経路に設けられる。具体的に、変速機TMは、図2に示すように、トルクコンバータ13と、ギヤボックス14と、を含んで構成される。
トルクコンバータ13は、ポンプインペラ131と、タービンランナ132と、ステータ133と、ロックアップクラッチ134と、を備える。ポンプインペラ131は、エンジン11およびモータジェネレータ12(具体的にはクランクシャフト11a)と機械的に連結され、これらの回転駆動に伴って一体回転する。タービンランナ132は、ポンプインペラ131の作動油吐出口に近接して配置される作動油流入口を有するとともに、ギヤボックス14の入力軸141と機械的に連結され、入力軸141と一体回転する。ステータ133は、タービンランナ132とポンプインペラ131との間に挟まれるように配置され、タービンランナ132からポンプインペラ131に戻る作動油の流れを偏向する。また、ステータ133は、ワンウェイクラッチ135を介してトルクコンバータ13のハウジング(不図示)等に支持されている。トルクコンバータ13は、ポンプインペラ131とタービンランナ132との間に形成された循環路に作動油を循環させることにより、作動油を介してポンプインペラ131からタービンランナ132に動力(回転動力)を伝達できる。
ロックアップクラッチ134は、エンジン11とギヤボックス14の入力軸141との機械的な接続を断接可能なクラッチである。ロックアップクラッチ134を締結状態とすることで、エンジン11の出力をギヤボックス14の入力軸141に直接伝達することが可能になる。すなわち、ロックアップクラッチ134が締結状態であるとき、エンジン11のクランクシャフト11aとギヤボックス14の入力軸141とは、一体回転する。
ギヤボックス14は、エンジン11やモータジェネレータ12の出力がトルクコンバータ13を介して伝達される入力軸141と、入力軸141に伝達された動力を変速可能な複数の変速機構142,143と、これら複数の変速機構のうちのいずれかの変速機構により変速された動力を駆動輪DW側へ出力する出力ギヤ144aを含む出力部材144と、を備える。
ギヤボックス14が備える複数の変速機構は、第1変速機構142と、第2変速機構143とを含む。第1変速機構142は、第1変速クラッチ142aと、第1変速クラッチ142aが締結状態となることで入力軸141と一体回転する第1ドライブギヤ142bと、出力部材144と一体回転する第1ドリブンギヤ142cと、を備える。第2変速機構143は、第2変速クラッチ143aと、第2変速クラッチ143aが締結状態となることで入力軸141と一体回転する第2ドライブギヤ143bと、出力部材144と一体回転する第2ドリブンギヤ143cと、を備える。
なお、図2には、ギヤボックス14が備える変速機構として、第1変速機構142および第2変速機構143のみを図示しているが、ギヤボックス14は、例えば、第1変速機構142および第2変速機構143以外の変速機構(不図示)も備えている。
ロックアップクラッチ134、第1変速クラッチ142a、および第2変速クラッチ143aといった変速機TMが備える各クラッチ(以下、単に変速機TMのクラッチともいう)を締結状態とするか解放状態とするかは、制御装置30によって制御される。
図1に戻り、制御装置30は、エンジン11、変速機TM、および電力変換装置21等を制御する装置である。また、制御装置30は、電力変換装置21の制御を介して、モータジェネレータ12を制御することもできる。制御装置30は、例えば、各種演算を行うプロセッサ、各種情報を記憶する記憶装置、制御装置30の内部と外部とのデータの入出力を制御する入出力装置等を備えるECU(Electronic Control Unit)によって実現される。なお、制御装置30は、1つのECUによって実現されてもよいし、複数のECUが協調動作することによって実現されてもよい。
制御装置30には各種センサが接続されており、制御装置30は、これら各種センサから入力される情報に基づき、エンジン11、変速機TM、および電力変換装置21(すなわちモータジェネレータ12)等を制御する。制御装置30に接続されるセンサとしては、例えば、エンジン11(クランクシャフト11a)の回転数(以下、エンジン回転数ともいう)を検出する回転数センサ17、車両1の速度(以下、車速ともいう)を検出する車速センサ18を挙げることができる。さらに、制御装置30に接続されるセンサとしては、アクセルペダルに対する操作量(以下、AP開度という)を検出するAPセンサ、ブレーキペダルに対する操作量を検出するブレーキセンサ、変速機TMの変速段を検出するギヤポジションセンサ、バッテリ20の出力や温度を検出するバッテリセンサ、エンジン11の吸気圧を検出する吸気圧センサ(いずれも不図示)等も挙げることができる。また、制御装置30には、大気圧を検出する大気圧センサ(不図示)が接続されていてもよい。
例えば、制御装置30は、車両1の走行状態に基づき、エンジントルクとモータトルクとの和であるクランク端トルクに対する目標トルク(以下、クランク端要求トルクともいう)を導出する。一例として、制御装置30は、車速センサ18によって検出された車速およびAPセンサによって検出されたAP開度と、車速およびAP開度に応じて車両1の走行に要求されるクランク端要求トルクを定めたマップと、を参照することにより、クランク端要求トルクを導出する。なお、このマップは、例えば、制御装置30の記憶装置にあらかじめ記憶されている。そして、制御装置30は、クランク端トルクがクランク端要求トルクとなるように、エンジントルクやモータトルクを制御する。
また、制御装置30は、クランク端要求トルクに基づき、エンジン11の運転状態を全筒運転と休筒運転との間で切り替える。具体的に、制御装置30は、クランク端要求トルクが比較的小さいときにはエンジン11を休筒運転し、クランク端要求トルクがある程度大きくなるとエンジン11を全筒運転する。すなわち、制御装置30は、クランク端要求トルクが小さいときにはエンジン11を休筒運転することで車両1の燃費性能の向上を図り、クランク端要求トルクが大きくなるとエンジン11を全筒運転することで車両1の走行状態に応じた適切なクランク端トルクの確保を図る。
また、制御装置30は、所定の停止条件が成立すると、エンジン11の運転(アイドリング)を停止させるアイドリングストップ制御を実行する。停止条件としては、例えば、車両1への減速要求に応じて、車両1が低速状態あるいは停止状態となったこと(すなわち車速が閾値以下であること)等を挙げることができる。減速要求は、例えば、車両1のブレーキペダルが操作される(例えば踏み込まれる)ブレーキオンや、車両1のアクセルペダルへの操作が解除されるアクセルオフ等である。
また、制御装置30は、アイドリングストップ制御によりエンジン11の運転を停止させている際に車両1への加速要求があると、エンジン11を始動(すなわち再始動)させる。加速要求は、例えば、車両1のブレーキペダルへの操作が解除されるブレーキオフや、アクセルペダルが操作されるアクセルオン等である。
エンジン11を始動させるにあたって、制御装置30は、モータジェネレータ12によるクランキングによりエンジン11を始動させる。ところで、エンジン11を始動させるにあたって、ドライバーに不快感を与え得る振動の発生期間を短くするためには、エンジン11を始動させる際のモータジェネレータ12の力行トルクを大きくして、エンジン11を素早く始動させる必要がある。その一方で、エンジン11を始動させた後もモータジェネレータ12の力行トルクを維持していると、エンジン回転数がオーバーシュートし、車両1のNV(Noise, Vibration)特性の悪化につながる。また、このようにエンジン回転数がオーバーシュートすると、車両1におけるクリープが強くなり過ぎて、ドライバーが意図しない車両1の飛び出しが発生するおそれもある。
そこで、制御装置30は、モータジェネレータ12によるクランキングによりエンジン11を始動させる場合に、エンジン11が完爆状態となるまでは、エンジン11の吸気圧に基づきモータジェネレータ12の力行トルクを制御する。具体的に、このとき、制御装置30は、力行トルクが、エンジン11のクランキングに要するクランキングトルクに、吸気圧に基づき決定した制振トルクを加えたトルクとなるように制御する。一例として、ここで、制御装置30は、吸気圧と大気圧との差である負圧量に基づき制振トルクを決定する。これにより、エンジン11の圧縮反力に応じた大きさの制振トルクに決定することが可能となる。
このように、制御装置30は、エンジン11が完爆状態となるまでは、エンジン11の吸気圧に基づきモータジェネレータ12の力行トルクを制御することにより、ドライバーに不快感を与え得る振動を抑制しつつ、エンジン11を素早く始動させることができる。なお、制御装置30は、例えば、エンジン回転数が所定の回転数(例えば1000[rpm])以上となった場合に、エンジン11が完爆状態となったと判断する。
また、制御装置30は、エンジン11が完爆状態となった後は、エンジン11への燃料噴射量に基づきモータジェネレータ12の回生トルクを制御する。一例として、制御装置30は、燃料噴射量(あるいは当該燃料噴射量の燃料供給に応じてエンジン11から出力されるエンジントルク。すなわち後述の燃焼トルク)と回生トルクとを対応付けたマップを参照して、回生トルクを制御する。なお、このマップは、例えば、制御装置30の記憶装置にあらかじめ記憶されている。そして、制御装置30は、エンジン回転数が目標回転数(例えば1000[rpm])を含む所定の範囲内に収束するまで、燃料噴射量に基づく回生トルクの制御を継続する。ここで、目標回転数および所定の範囲は、例えば、制御装置30にあらかじめ設定されている。
具体的に、このとき、制御装置30は、インジェクタによる燃料供給に応じてエンジン11から出力されるエンジントルク(燃焼トルクともいう)に合わせ込むように回生トルクを制御する。これにより、エンジン11を始動させた際にエンジン回転数がオーバーシュートして、車両1のNV特性が悪化したり、ドライバーが意図しない車両1の飛び出しが発生したりするのを抑制することができる。
以下、制御装置30が行う制御の一例について、具体的に説明する。なお、以下に説明する各例は、アイドリングストップ制御により停止されたエンジン11を始動(すなわち再始動)させる場合の例である。
[スロットルクローズ始動]
まず、図3Aおよび図3Bを参照して、車両1のスロットルがクローズ状態(すなわちアクセルオフの状態。以下、単にスロットルクローズ状態ともいう)であるときにエンジン11を始動させる場合の例について説明する。なお、図3Aには、(a)車速、(b)ブレーキ、(c)モータトルク、(d)エンジン回転数、(e)吸気圧、(f)燃料噴射圧力、(g)燃料噴射信号、および(h)点火信号(すなわちエンジン11の点火時期)の時期的関係を示した。また、図3Bは、図3Aにおける時期t12直後の一定期間におけるモータトルク、エンジン回転数、および燃料噴射信号を拡大して示した。
まず、図3Aおよび図3Bを参照して、車両1のスロットルがクローズ状態(すなわちアクセルオフの状態。以下、単にスロットルクローズ状態ともいう)であるときにエンジン11を始動させる場合の例について説明する。なお、図3Aには、(a)車速、(b)ブレーキ、(c)モータトルク、(d)エンジン回転数、(e)吸気圧、(f)燃料噴射圧力、(g)燃料噴射信号、および(h)点火信号(すなわちエンジン11の点火時期)の時期的関係を示した。また、図3Bは、図3Aにおける時期t12直後の一定期間におけるモータトルク、エンジン回転数、および燃料噴射信号を拡大して示した。
図3Aに示す時期t11において、ドライバーによりブレーキオフされたため、制御装置30は、アイドリングストップ制御により停止させたエンジン11を始動させるべく、モータジェネレータ12によるエンジン11のクランキングを開始する。このとき、制御装置30は、まず、モータジェネレータ12の制御モードを第1モードに設定する。ここで、第1モードは、エンジン11の吸気圧に基づきモータジェネレータ12のトルクを制御するように定められた制御モードである。
そして、制御装置30は、エンジン11が完爆状態となるまで第1モードによりモータジェネレータ12のトルクを制御する(図3A中、符号301で示す一点鎖線で囲んだ箇所を参照)。このようにして第1モードに設定しているときに、制御装置30は、モータジェネレータ12の力行トルクが、クランキングトルクに制振トルクを加えたトルクとなるように制御する。これにより、制御装置30の制御を簡素化して制御装置30の処理負担を低減しながら、ドライバーに不快感を与え得る振動を抑制しつつ、エンジン11を素早く始動させることが可能となる。
より具体的に説明すると、第1モードに設定している際、制御装置30は、吸気圧の負圧量が小さいほど、モータジェネレータ12の力行トルクが増加するように制御する。これにより、エンジン11を始動させる際の圧縮反力に起因した振動を効果的に抑制できる。なお、第1モードに設定している際、制御装置30は、吸気圧に加えて吸気バルブの閉弁タイミング等も考慮して、モータジェネレータ12のトルク(力行トルク)を制御してもよい。
図3Aに示す時期t11後の時期t12において、エンジン11が完爆状態となると、制御装置30は、モータジェネレータ12の制御モードを第2モードに設定(変更)する。ここで、第2モードは、燃料噴射量、すなわち燃料噴射信号のパルス幅に基づきモータジェネレータ12のトルクを制御するように定められた制御モードである。
そして、制御装置30は、エンジン回転数が所定の範囲内(例えば目標回転数)に収束するまで第2モードによりモータジェネレータ12のトルクを制御する(図3A中、符号302で示す一点鎖線で囲んだ箇所を参照)。このようにして第2モードに設定しているときに、制御装置30は、燃焼トルクに合わせ込むようにモータジェネレータ12の回生トルクを制御する。これにより、制御装置30の制御を簡素化して制御装置30の処理負担を低減しながら、エンジン11を始動させた際にエンジン回転数がオーバーシュートして、車両1のNV特性が悪化したり、ドライバーが意図しない車両1の飛び出しが発生したりするのを抑制することが可能となる。
ところで、燃焼トルクは、燃料噴射量に比例して増加し得る。このため、制御装置30は、燃料噴射量に基づき回生トルクを制御している場合に、燃料噴射量が多いほど、回生トルクを大きくしてもよい。具体的には、燃料噴射信号のパルス幅が長いほど、燃料噴射量は多くなり得る。したがって、制御装置30は、燃料噴射信号のパルス幅が長いほど、回生トルクを大きくしてもよい。
例えば、図3Bに示すように、燃料噴射信号のパルス幅がw1であるとき、制御装置30は、回生トルクがTq1となるように制御する。一方、燃料噴射信号のパルス幅がw1よりも短いw2であるとき、制御装置30は、回生トルクがTq1よりも小さいTq2となるように制御する。これにより、燃焼トルクに合わせ込むように回生トルクを制御でき、エンジン回転数がオーバーシュートするのを抑制することができる。また、燃料噴射圧力が高いほど、燃料噴射量は多くなり得る。したがって、制御装置30は、燃料噴射圧力が高いほど、回生トルクを大きくしてもよい。
以上に説明したように、制御装置30は、アイドリングストップ制御により停止させたエンジン11をスロットルクローズ状態で始動させる場合に、エンジン11が完爆状態となるまでは第1モードに設定してモータジェネレータ12の力行トルクを制御し、エンジン11が完爆状態となった後は第2モードに設定してモータジェネレータ12の回生トルクを制御することにより、車両1のNV特性が悪化するのを回避しながら、モータジェネレータ12によるクランキングによりエンジン11を適切に始動させることができる。
これに対し、図3Aに示す従来例のように、仮に、エンジン11が完爆状態となった後にモータトルクを0として、回生トルクを燃焼トルクに合わせ込む制御を行わないようにすると、符号303の一点鎖線で囲んだ箇所に示すように、エンジン回転数が目標回転数を超えてオーバーシュートする。その結果、NV特性が悪化したり、ドライバーが意図しない車両の飛び出し(車速>0となる期間)が発生したりする。
また、エンジン11から出力されるエンジントルクを導出あるいは計測して、導出あるいは計測されたエンジントルクに合わせ込むように回生トルクを制御する方法も考えられる。しかしながら、この方法では、回生トルクの制御がエンジントルクに対して遅れるため、この遅れに起因して、エンジン回転数がオーバーシュートし、NV特性が悪化したり、ドライバーが意図しない車両の飛び出しが発生したりするおそれがある。
その点、本実施形態の制御装置30は、前述したように燃料噴射量に基づき回生トルクを制御するため、回生トルクの制御がエンジントルクに対して遅れてしまうことを抑制しながら、精度よく、エンジントルクに合わせ込むように回生トルクを制御できる。
[スロットルオープン始動]
つぎに、図4を参照して、車両1のスロットルがオープンの状態(すなわちアクセルオンの状態。以下、単にスロットルオープン状態ともいう)であるときにエンジン11を始動させる場合の例について説明する。なお、図4には、図3Aと同様に、(a)車速、(b)ブレーキ、(c)モータトルク、(d)エンジン回転数、(e)吸気圧、(f)燃料噴射圧力、(g)燃料噴射信号、および(h)点火信号(すなわちエンジン11の点火時期)の時期的関係を示した。なお、以下の図4の説明では、図3Aと異なる箇所を中心に説明し、図3Aと同様の箇所についてはその説明を適宜省略または簡略化する。
つぎに、図4を参照して、車両1のスロットルがオープンの状態(すなわちアクセルオンの状態。以下、単にスロットルオープン状態ともいう)であるときにエンジン11を始動させる場合の例について説明する。なお、図4には、図3Aと同様に、(a)車速、(b)ブレーキ、(c)モータトルク、(d)エンジン回転数、(e)吸気圧、(f)燃料噴射圧力、(g)燃料噴射信号、および(h)点火信号(すなわちエンジン11の点火時期)の時期的関係を示した。なお、以下の図4の説明では、図3Aと異なる箇所を中心に説明し、図3Aと同様の箇所についてはその説明を適宜省略または簡略化する。
図4に示す時期t21において、ドライバーによりブレーキオフ且つアクセルオンされたため、制御装置30は、アイドリングストップ制御により停止させたエンジン11を始動させるべく、モータジェネレータ12によるエンジン11のクランキングを開始する。このとき、制御装置30は、図3Aの例と同様に、まずはモータジェネレータ12の制御モードを第1モードに設定し、エンジン11が完爆状態となるまで第1モードによりモータジェネレータ12の力行トルクを制御する(図4中、符号401で示す一点鎖線で囲んだ箇所を参照)。
なお、スロットルオープン状態であるときには、図3A等に示したスロットルクローズ状態であるときに比べて、吸気圧の負圧量が小さくなる。したがって、エンジン11が完爆状態となるまでの期間における力行トルクの平均値は、スロットルオープン状態であるときの方が、スロットルクローズ状態であるときよりも大きくなる。
図4に示す時期t21後の時期t22において、エンジン11が完爆状態となると、制御装置30は、モータジェネレータ12の制御モードを第2モードに設定(変更)し、エンジン回転数が所定の範囲内(例えば目標回転数)に収束するまで第2モードによりモータジェネレータ12の回生トルクを制御する(図4中、符号402で示す一点鎖線で囲んだ箇所を参照)。
なお、スロットルオープン状態であるときには、図3A等に示したスロットルクローズ状態であるときに比べて、エンジン11が完爆状態となった直後の燃料噴射量が多くなる。換言すると、スロットルオープン状態であるときには、スロットルクローズ状態であるときに比べて、エンジン11が完爆状態となった直後の燃料噴射信号のパルス幅が長くなる。したがって、制御装置30は、スロットルオープン状態であるときには、スロットルクローズ状態であるときに比べて、エンジン11が完爆状態となった直後の回生トルクを大きくする。一例として、制御装置30は、エンジン11が完爆状態となった直後のモータジェネレータ12の回生量を最大にする。また、制御装置30は、例えば、スロットルオープン状態であるときには、スロットルクローズ状態であるときに比べて、エンジン11の点火時期も遅角させる。
以上に説明したように、制御装置30は、アイドリングストップ制御により停止させたエンジン11をスロットルオープン状態で始動させる場合に、エンジン11が完爆状態となるまでは第1モードに設定してモータジェネレータ12の力行トルクを制御し、エンジン11が完爆状態となった後は第2モードに設定してモータジェネレータ12の回生トルクを制御することにより、車両1のNV特性が悪化するのを回避しながら、モータジェネレータ12によるクランキングによりエンジン11を適切に始動させることができる。
これに対し、図4に示す従来例のように、仮に、エンジン11が完爆状態となった後にモータトルクを0として、回生トルクを燃焼トルクに合わせ込む制御を行わないようにすると、符号403の一点鎖線で囲んだ箇所に示すように、エンジン回転数が目標回転数を超えてオーバーシュートする。その結果、NV特性が悪化したり、ドライバーが意図しない車両の飛び出し(車速>0となる期間)が発生したりする。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、前述した実施形態では、アイドリングストップ制御により停止されたエンジン11を始動させる場合の例を説明したが、これに限らず、他の時期においてエンジン11を始動させる場合にも前述した実施形態と同様にモータジェネレータ12を制御してもよい。
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
(1) 内燃機関(エンジン11)と、前記内燃機関と連結された電動機(モータジェネレータ12)と、前記内燃機関および前記電動機の少なくとも一方の出力により駆動される駆動輪(駆動輪DW)と、を備えるとともに、前記電動機によるクランキングにより前記内燃機関を始動可能な車両(車両1)を制御する車両制御装置(制御装置30)であって、
前記電動機によるクランキングにより前記内燃機関を始動させる場合に、
前記内燃機関が完爆状態となるまでは、前記内燃機関の吸気圧に基づき前記電動機の力行トルクを制御し、
前記内燃機関が前記完爆状態となった後は、前記内燃機関の回転数が目標回転数を含む所定の範囲内に収束するまで、前記内燃機関への燃料噴射量に基づき前記電動機の回生トルクを制御する、
車両制御装置。
前記電動機によるクランキングにより前記内燃機関を始動させる場合に、
前記内燃機関が完爆状態となるまでは、前記内燃機関の吸気圧に基づき前記電動機の力行トルクを制御し、
前記内燃機関が前記完爆状態となった後は、前記内燃機関の回転数が目標回転数を含む所定の範囲内に収束するまで、前記内燃機関への燃料噴射量に基づき前記電動機の回生トルクを制御する、
車両制御装置。
(1)によれば、電動機によるクランキングにより内燃機関を始動させる場合に、内燃機関が完爆状態となるまでは、内燃機関の吸気圧に基づき電動機の力行トルクを制御し、内燃機関が前記完爆状態となった後は、内燃機関の回転数が目標回転数を含む所定の範囲内に収束するまで、内燃機関への燃料噴射量に基づき電動機の回生トルクを制御する。これにより、車両のNV(Noise, Vibration)特性が悪化するのを回避しながら、電動機によるクランキングにより内燃機関を適切に始動させることができる。
(2) (1)に記載の車両制御装置であって、
所定の停止条件が成立すると、前記内燃機関の運転を停止させるアイドリングストップ制御を実行可能であり、
前記アイドリングストップ制御により停止させた前記内燃機関を始動させる場合に、
前記内燃機関が前記完爆状態となるまでは、前記吸気圧に基づき前記力行トルクを制御し、
前記内燃機関が前記完爆状態となった後は、前記回転数が前記所定の範囲内に収束するまで、前記燃料噴射量に基づき前記回生トルクを制御する、
車両制御装置。
所定の停止条件が成立すると、前記内燃機関の運転を停止させるアイドリングストップ制御を実行可能であり、
前記アイドリングストップ制御により停止させた前記内燃機関を始動させる場合に、
前記内燃機関が前記完爆状態となるまでは、前記吸気圧に基づき前記力行トルクを制御し、
前記内燃機関が前記完爆状態となった後は、前記回転数が前記所定の範囲内に収束するまで、前記燃料噴射量に基づき前記回生トルクを制御する、
車両制御装置。
(2)によれば、アイドリングストップ制御により停止させた内燃機関を始動させる場合に、内燃機関が完爆状態となるまでは、吸気圧に基づき電動機の力行トルクを制御し、内燃機関が完爆状態となった後は、内燃機関の回転数が所定の範囲内に収束するまで、燃料噴射量に基づき電動機の回生トルクを制御する。これにより、アイドリングストップ制御後に、車両のNV特性が悪化するのを回避しながら、電動機によるクランキングにより内燃機関を適切に始動させることができる。
(3) (1)または(2)に記載の車両制御装置であって、
前記吸気圧に基づき前記電動機のトルクを制御する第1モードと、
前記燃料噴射量に基づき前記電動機のトルクを制御する第2モードと、
を有し、
前記内燃機関が前記完爆状態となるまでは前記第1モードに設定し、
前記内燃機関が前記完爆状態となった後は前記第2モードに設定する、
車両制御装置。
前記吸気圧に基づき前記電動機のトルクを制御する第1モードと、
前記燃料噴射量に基づき前記電動機のトルクを制御する第2モードと、
を有し、
前記内燃機関が前記完爆状態となるまでは前記第1モードに設定し、
前記内燃機関が前記完爆状態となった後は前記第2モードに設定する、
車両制御装置。
(3)によれば、車両制御装置の制御を簡素化して処理負担を低減しながら、内燃機関を適切に始動させることが可能となる。
(4) (1)から(3)のいずれかに記載の車両制御装置であって、
前記燃料噴射量に基づき前記回生トルクを制御している場合に、前記燃料噴射量が多いほど、前記回生トルクを大きくする、
車両制御装置。
前記燃料噴射量に基づき前記回生トルクを制御している場合に、前記燃料噴射量が多いほど、前記回生トルクを大きくする、
車両制御装置。
(4)によれば、燃料噴射量に比例して増加し得る内燃機関のトルク(燃焼トルク)に合わせ込むように回生トルクを制御でき、内燃機関の回転数がオーバーシュートするのを抑制することができる。
1 車両
11 エンジン(内燃機関)
12 モータジェネレータ(電動機)
30 制御装置
DW 駆動輪
11 エンジン(内燃機関)
12 モータジェネレータ(電動機)
30 制御装置
DW 駆動輪
Claims (4)
- 内燃機関と、前記内燃機関と連結された電動機と、前記内燃機関および前記電動機の少なくとも一方の出力により駆動される駆動輪と、を備えるとともに、前記電動機によるクランキングにより前記内燃機関を始動可能な車両を制御する車両制御装置であって、
前記電動機によるクランキングにより前記内燃機関を始動させる場合に、
前記内燃機関が完爆状態となるまでは、前記内燃機関の吸気圧に基づき前記電動機の力行トルクを制御し、
前記内燃機関が前記完爆状態となった後は、前記内燃機関の回転数が目標回転数を含む所定の範囲内に収束するまで、前記内燃機関への燃料噴射量に基づき前記電動機の回生トルクを制御する、
車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置であって、
所定の停止条件が成立すると、前記内燃機関の運転を停止させるアイドリングストップ制御を実行可能であり、
前記アイドリングストップ制御により停止させた前記内燃機関を始動させる場合に、
前記内燃機関が前記完爆状態となるまでは、前記吸気圧に基づき前記力行トルクを制御し、
前記内燃機関が前記完爆状態となった後は、前記回転数が前記所定の範囲内に収束するまで、前記燃料噴射量に基づき前記回生トルクを制御する、
車両制御装置。 - 請求項1または2に記載の車両制御装置であって、
前記吸気圧に基づき前記電動機のトルクを制御する第1モードと、
前記燃料噴射量に基づき前記電動機のトルクを制御する第2モードと、
を有し、
前記内燃機関が前記完爆状態となるまでは前記第1モードに設定し、
前記内燃機関が前記完爆状態となった後は前記第2モードに設定する、
車両制御装置。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の車両制御装置であって、
前記燃料噴射量に基づき前記回生トルクを制御している場合に、前記燃料噴射量が多いほど、前記回生トルクを大きくする、
車両制御装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021032995A JP2022133996A (ja) | 2021-03-02 | 2021-03-02 | 車両制御装置 |
CN202210184134.8A CN114987427A (zh) | 2021-03-02 | 2022-02-25 | 车辆控制装置 |
US17/682,414 US20220281435A1 (en) | 2021-03-02 | 2022-02-28 | Vehicle control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021032995A JP2022133996A (ja) | 2021-03-02 | 2021-03-02 | 車両制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2022133996A true JP2022133996A (ja) | 2022-09-14 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021032995A Pending JP2022133996A (ja) | 2021-03-02 | 2021-03-02 | 車両制御装置 |
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JP (1) | JP2022133996A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP1052400B1 (en) * | 1999-05-12 | 2004-10-27 | Nissan Motor Company, Limited | Automatic stop-restart system of automotive internal combustion engine |
JP3571014B2 (ja) * | 2001-08-30 | 2004-09-29 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の自動停止始動制御装置 |
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2021
- 2021-03-02 JP JP2021032995A patent/JP2022133996A/ja active Pending
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2022
- 2022-02-25 CN CN202210184134.8A patent/CN114987427A/zh active Pending
- 2022-02-28 US US17/682,414 patent/US20220281435A1/en not_active Abandoned
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Publication number | Publication date |
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CN114987427A (zh) | 2022-09-02 |
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