JP2023061102A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの始動性が確保されたハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】走行用駆動源であるエンジン及びモータ、前記エンジンと前記モータとの間に設けられたクラッチ、及び前記エンジンを始動させるスタータ、を備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジンの始動要求時に、前記エンジンの回転数に基づいて前記スタータにより前記エンジンを始動可能か否かを判定する判定部と、前記判定部により肯定判定の場合には、前記スタータにより前記エンジンを始動させる第１始動制御部と、前記判定部により否定判定の場合には、前記クラッチを介して前記モータにより前記エンジンを始動させる第２始動制御部と、を備えたハイブリッド車両の制御装置。【選択図】図４

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

走行用駆動源であるエンジン及びモータ、エンジンとモータとの間に設けられたクラッチ、及びエンジンを始動させるスタータ、を備えたハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両では、スタータ又はモータの何れによってもエンジンを始動させることができる（例えば特許文献１参照）。

特開平１０－１３６５０８号公報

例えば、エンジンでの燃焼が停止して惰性で回転している最中に再度エンジンの始動が要求される場合がある。このようなエンジンの始動要求時にエンジン回転数が高いと、スタータの回転数をエンジン回転数に同期させることができずに、スタータによるエンジンの始動が困難となる場合がある。

そこで本発明は、エンジンの始動性が確保されたハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的は、走行用駆動源であるエンジン及びモータ、前記エンジンと前記モータとの間に設けられたクラッチ、及び前記エンジンを始動させるスタータ、を備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジンの始動要求時に、前記エンジンの回転数に基づいて前記スタータにより前記エンジンを始動可能か否かを判定する判定部と、前記判定部により肯定判定の場合には、前記スタータにより前記エンジンを始動させる第１始動制御部と、前記判定部により否定判定の場合には、前記クラッチを介して前記モータにより前記エンジンを始動させる第２始動制御部と、を備えたハイブリッド車両の制御装置によって達成できる。

本発明によれば、エンジンの始動性が確保されたハイブリッド車両の制御装置を提供できる。

図１は、ハイブリッド車両の概略構成図である。 図２は、スタータによるエンジン始動制御の一例を示したタイミングチャートである。 図３は、モータによるエンジン始動制御の一例を示したタイミングチャートである。 図４は、ＥＣＵが実行するエンジン始動制御の一例を示したフローチャートである。

［ハイブリッド車両の概略構成］
図１は、ハイブリッド車両１の概略構成図である。ハイブリッド車両１には、エンジン１０から車輪１３までの動力伝達経路に、Ｋ０クラッチ１４、モータ１５、トルクコンバータ１８、及び自動変速機１９が順に設けられている。エンジン１０及びモータ１５は、ハイブリッド車両１の走行用駆動源として搭載されている。エンジン１０は、例えばＶ型６気筒ガソリンエンジンであるが気筒数はこれに限定されず、直列型のガソリンエンジンであってもよいしディーゼルエンジンであってもよい。エンジン１０には、エンジン１０をクランキングして始動させるためのスタータ２３が設けられている。Ｋ０クラッチ１４、モータ１５、トルクコンバータ１８、及び自動変速機１９は、変速ユニット１１内に設けられている。変速ユニット１１と左右の車輪１３とは、ディファレンシャル１２を介して駆動連結されている。

Ｋ０クラッチ１４は、同動力伝達経路上のエンジン１０とモータ１５との間に設けられている。Ｋ０クラッチ１４は、油圧の供給に応じて、開放状態、スリップ状態、及び係合状態の何れかに切り替えられる。詳細には、Ｋ０クラッチ１４が開放状態の場合に油圧供給により、スリップ状態又は係合状態となり、エンジン１０とモータ１５との動力伝達が接続される。また、Ｋ０クラッチ１４は、油圧供給の停止に応じて開放状態となって、エンジン１０とモータ１５との動力伝達を遮断する。尚、スリップ状態とは、Ｋ０クラッチ１４のエンジン１０側の係合要素とモータ１５側の係合要素とが所定の回転数差を有して摺接している状態である。係合状態とは、Ｋ０クラッチ１４の両係合要素が連結しエンジン１０とモータ１５とが同じ回転数となっている状態である。開放状態とは、Ｋ０クラッチ１４の双方の係合要素が離間した状態である。

モータ１５は、インバータ１７を介してバッテリ１６に接続されている。モータ１５は、バッテリ１６からの給電に応じて車両の駆動力を発生するモータとして機能し、更にエンジン１０や車輪１３からの動力伝達に応じてバッテリ１６に充電する電力を発電する発電機としても機能する。モータ１５とバッテリ１６との間で授受される電力は、インバータ１７により調整されている。

インバータ１７は、後述するＥＣＵ１００によって制御され、バッテリ１６からの直流電圧を交流電圧に変換し、またはモータ１５からの交流電圧を直流電圧に変換する。モータ１５がトルクを出力する力行運転の場合、インバータ１７はバッテリ１６の直流電圧を交流電圧に変換してモータ１５に供給される電力を調整する。モータ１５が発電する回生運転の場合、インバータ１７はモータ１５からの交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１６に供給される電力を調整する。

トルクコンバータ１８は、トルク増幅機能を有した流体継ぎ手である。自動変速機１９は、ギア段の切替えにより変速比を多段階に切替える有段式の自動変速機である。自動変速機１９は、動力伝達経路上のモータ１５と車輪１３の間に設けられている。トルクコンバータ１８を介して、モータ１５と自動変速機１９とが連結されている。トルクコンバータ１８には、油圧の供給を受けて係合状態となってモータ１５と自動変速機１９とを直結するロックアップクラッチ２０が設けられている。

変速ユニット１１には、更にオイルポンプ２１と油圧制御機構２２とが設けられている。オイルポンプ２１で発生した油圧は、油圧制御機構２２を介して、Ｋ０クラッチ１４、トルクコンバータ１８、自動変速機１９、及びロックアップクラッチ２０にそれぞれ供給されている。油圧制御機構２２には、Ｋ０クラッチ１４、トルクコンバータ１８、自動変速機１９、及びロックアップクラッチ２０のそれぞれの油圧回路と、それらの作動油圧を制御するための各種の油圧制御弁と、が設けられている。

ハイブリッド車両１には、同車両の制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００が設けられている。ＥＣＵ１００は、車両の走行制御に係る各種演算処理を行う演算処理回路と、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリと、を備える電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両の制御装置の一例であり、詳しくは後述する判定部、第１始動制御部、及び第２始動制御部を機能的に実現する。

ＥＣＵ１００は、エンジン１０及びモータ１５の駆動を制御する。具体的にはＥＣＵ１００は、エンジン１０のスロットル開度、点火時期、燃料噴射量を制御することにより、エンジン１０のトルクや回転数を制御する。ＥＣＵ１００は、インバータ１７を制御してモータ１５とバッテリ１６との間での電力の授受量を調整することで、モータ１５の回転数やトルクを制御する。またＥＣＵ１００は、油圧制御機構２２の制御を通じて、Ｋ０クラッチ１４やロックアップクラッチ２０、自動変速機１９の駆動制御を行う。

ＥＣＵ１００には、イグニッションスイッチ７１、クランク角センサ７２、及びモータ回転数センサ７３からの信号が入力される。クランク角センサ７２は、エンジン１０のクランクシャフトの回転速度を検出する。モータ回転数センサ７３は、モータ１５の出力軸の回転速度を検出する。

ＥＣＵ１００は、モータモード及びハイブリッドモードの何れかの走行モードでハイブリッド車両を走行させる。モータモードでは、ＥＣＵ１００はＫ０クラッチ１４を開放し、モータ１５の動力により走行する。ハイブリッドモードでは、ＥＣＵ１００はＫ０クラッチ１４を係合状態に切り替えて少なくともエンジン１０の動力により走行する。尚、ハイブリッドモードでは、エンジン１０のみの動力で走行するモード、モータ１５を力行運転させてエンジン１０及びモータ１５の双方を動力源として走行するモードを含む。

走行モードの切り替えは、車速やアクセル開度から求められた車両の要求駆動力と、バッテリ１６の充電状態などに基づいて行われる。例えば、要求駆動力が比較的小さくバッテリ１６の蓄電残量を示すＳＯＣ（State Of Charge）が比較的高い場合には、燃費を向上させるためにエンジン１０を停止したモータモードが選択される。要求駆動力が比較的大きい場合やバッテリ１６のＳＯＣが比較的低い場合には、少なくともエンジン１０が駆動したハイブリッドモードが選択される。

例えばハイブリッドモードで走行中にアクセル開度が低下してモータモードに切り替えられた直後に再びアクセル開度が増大して、再度エンジン１０の始動が要求される場合がある。また、エンジン１０の始動に失敗し、再度エンジン１０の始動が要求される場合がある。このようなエンジン１０の始動要求時には、エンジン１０の燃焼は停止しているがエンジン１０が惰性で回転している場合がある。本実施例では、エンジン１０の始動要求時のエンジン回転数に基づいて、スタータ２３又はモータ１５の何れかによりエンジン１０が始動される。具体的には、エンジン回転数が閾値α以下の場合には、スタータ２３によりクランキングをしてエンジン１０を始動する。エンジン１０の始動要求時のエンジン回転数が閾値αより高い場合には、Ｋ０クラッチ１４を介してモータ１５によりクランキングをしてエンジン１０を始動させる。閾値αは、予め行われた実験結果に基づいて定められており、スタータ２３によりエンジン１０を始動可能なエンジン回転数の上限値に設定されている。詳細には、閾値αは、エンジン１０のクランクシャフトに取り付けられたフライホイールの外周部に形成されたリングギアと、スタータ２３のピニオンギアとが噛合することが可能なエンジン回転数の上限値である。

［エンジン始動制御］
図２は、スタータ２３によるエンジン始動制御の一例を示したタイミングチャートである。図２には、スタータ２３の状態、エンジン回転数［ｒｐｍ］、モータ回転数［ｒｐｍ］、及びＫ０クラッチ１４の状態を示している。尚、モータ回転数は一点鎖線で示しており、その他は実線で示している。

時刻ｔ０では、エンジン１０が惰性回転中でありエンジン回転数が徐々に低下している。エンジン１０が惰性回転中である時刻ｔ１でエンジン１０の始動要求があり、この時点でのエンジン回転数は閾値α以下である。このため、スタータ２３が駆動しエンジン１０のクランキングを開始する。クランキング中にエンジン１０の燃焼が開始され、エンジン１０の自立運転を開始し、時刻ｔ２でスタータ２３が停止する。エンジン回転数はモータ回転数とほぼ同じになった時刻ｔ３で、Ｋ０クラッチ１４は開放状態から係合状態に切り替えられる。このようにしてエンジン１０が始動される。

以上のように、エンジン１０の始動要求時でのエンジン回転数が閾値α以下の場合にスタータ２３によりエンジン１０が始動される。このようにエンジン回転数が比較的低いため、エンジン回転数にスタータ回転数を同期させることができ、エンジン１０の始動性が確保されている。また、モータ１５を利用することなくエンジン１０を始動できるため、例えばモータモードで走行中に走行するためのモータ１５のトルクを確保しつつエンジン１０を始動させることができる。

図３は、モータ１５によるエンジン始動制御の一例を示したタイミングチャートである。図３には、図２と同様にスタータ２３の状態、エンジン回転数［ｒｐｍ］、モータ回転数［ｒｐｍ］、及びＫ０クラッチ１４の状態を示している。図２と同様に時刻ｔ０でエンジン１０が惰性回転中であり、時刻ｔ１でエンジン１０の始動要求がなされ、この時点でのエンジン回転数は閾値αよりも高い。このため、Ｋ０クラッチ１４がスリップ状態となりモータ１５によりエンジン１０のクランキングが開始される。エンジン１０が自立運転可能な回転数にまで上昇するとエンジン１０の燃焼が開始され、時刻ｔ２でＫ０クラッチ１４が係合する。このようにしてエンジン１０が始動される。

以上のように、エンジン１０の始動要求時でのエンジン回転数が閾値α以上の場合にモータ１５によりエンジン１０が始動される。このようにエンジン回転数が比較的高いため、モータ１５に要求されるクランキングトルクも比較的少なくて済み、エンジン１０の始動性が確保されている。尚、図３の例ではＫ０クラッチ１４がスリップ状態でエンジン１０の燃焼を開始したが、これに限定されず、例えばＫ０クラッチ１４が係合状態となってからエンジン１０の燃焼を開始してもよい。

［ＥＣＵが実行するエンジン始動制御］
図４は、ＥＣＵ１００が実行するエンジン始動制御の一例を示したフローチャートである。本制御は、イグニッションがオンの状態で所定の周期ごとに繰り返し実行される。ＥＣＵ１００は、エンジン１０の始動要求があるか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１でＮｏの場合には、本制御を終了する。

ステップＳ１でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００はエンジン回転数に基づいて、スタータ２３によりエンジン１０を始動可能か否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、上述したようにエンジン回転数が閾値α以下であるか否かを判定する。ステップＳ２は判定部が実行する処理の一例である。エンジン回転数が閾値α以下の場合にはステップＳ２でＹｅｓと判定され、ＥＣＵ１００はスタータ２３によりエンジン１０をクランキングしてエンジン１０を始動する（ステップＳ３）。ステップＳ３は第１始動制御部が実行する処理の一例である。エンジン回転数が閾値αよりも高い場合にはステップＳ２でＮｏと判定され、ＥＣＵ１００はＫ０クラッチ１４を介してモータ１５によりエンジン１０をクランキングしてエンジン１０を始動する（ステップＳ４）。ステップＳ４は、第２始動制御部が実行する処理の一例である。

上記実施例では、単一のＥＣＵ１００によりハイブリッド車両を制御する場合を例示したが、これに限定されず、例えばエンジン１０やスタータ２３を制御するエンジンＥＣＵ、モータ１５を制御するモータＥＣＵ、Ｋ０クラッチ１４を制御するクラッチＥＣＵ等の複数のＥＣＵによって、上述した制御を実行してもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ エンジン
１３ 車輪
１４ Ｋ０クラッチ
１５ モータ
４０ ＥＣＵ（第１始動制御部、第２始動制御部）

Claims (1)

1. 走行用駆動源であるエンジン及びモータ、前記エンジンと前記モータとの間に設けられたクラッチ、及び前記エンジンを始動させるスタータ、を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記エンジンの始動要求時に、前記エンジンの回転数に基づいて前記スタータにより前記エンジンを始動可能か否かを判定する判定部と、
   前記判定部により肯定判定の場合には、前記スタータにより前記エンジンを始動させる第１始動制御部と、
   前記判定部により否定判定の場合には、前記クラッチを介して前記モータにより前記エンジンを始動させる第２始動制御部と、
   を備えたハイブリッド車両の制御装置。
   

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