JP3347080B2 - ハイブリッド車の始動判定装置 - Google Patents
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Description
始動判定装置に関し、発電電動機で内燃機関を始動する
ときの始動判定を短時間に精度良く行うようにしたもの
に関する。
イブリッド車は、車輪を電動モータ(発電電動機)での
み駆動するシリーズハイブリッド車と、車輪を電動モー
タ(発電電動機)と内燃機関のいずれかあるいは双方で
駆動するパラレルハイブリッド車に大別される。
ハイブリッド車であれ、ハイブリッド車においては、発
電電動機をスタータモータとして利用して内燃機関を始
動させている。ハイブリッド車においては、運転者が始
動に関与することなく始動が行われると共に、発電電動
機がスタータモータに比較してクランキング回転数が高
く、アイドル回転数に近接する回転数でトルクアシスト
を行うことが可能なため、内燃機関の始動判定が困難で
あった。
8号公報記載の技術においては、発電電動機のトルク指
令値を徐々に増加させて内燃機関を駆動すると共に、そ
のトルク指令値を零にしてトルクアシストを一旦解除
し、その状態においても機関回転数が低下しないとき、
内燃機関が始動したと判定している。
の技術においては、発電電動機に通電して内燃機関を駆
動すると共に、機関回転数がアイドリング回転数にほぼ
達した後に同様にトルクアシストを中断し、所定の時間
をおいて検出した機関回転数が基準回転数に達している
とき、内燃機関が始動したと判定している。
8号公報記載の技術においては、トルクアシストを一度
中断したときのエンジン回転数から始動を判定している
が、エンジンが始動して回転しているのか、あるいはア
シスト中止以前の発電電動機の駆動による慣性力で回転
させられているのか判別することができず、始動判定を
必ずしも精度良く行うことができなかった。また、不要
なクランキングを行うことで、エネルギ消費の点でも満
足し難かった。
においても、トルクアシストを一度中断し、所定の時間
をおいて検出した機関回転数から判定していることか
ら、同様の問題があると共に、所定の時間待機する分だ
け判定が遅くなる不都合があった。
を解消することにあり、少なくとも、内燃機関と、内燃
機関に連結されて始動させると共に、始動後は駆動され
て発電する発電電動機を備えたハイブリッド車におい
て、内燃機関の始動を短時間に精度良く判定できるよう
にしたハイブリッド車の始動判定装置を提供することに
ある。
ために請求項1項にあっては、少なくとも、内燃機関
と、前記内燃機関に連結され、前記内燃機関を駆動して
始動させると共に、始動後は前記内燃機関により駆動さ
れて発電する発電電動機を備えたハイブリッド車におい
て、前記内燃機関の始動指令に応じて前記内燃機関が目
標始動機関回転数で回転するのに必要な電流指令値を求
め、求めた電流指令値に基づいて電流を前記発電電動機
に通電する通電手段、前記内燃機関に燃料を供給する燃
料供給手段、前記電流指令値が基準値未満に低下してか
らの経過期間を計測する経過期間計測手段、前記計測さ
れた経過期間が所定値に達した後、前記内燃機関の回転
が完爆判定機関回転数以上になったか否か判断する完爆
判定機関回転数判断手段、および前記内燃機関の回転が
前記完爆判定機関回転数以上になったと判断されると
き、前記内燃機関が始動したと判定する始動判定手段、
を備えるように構成した。
のに必要な電流指令値を求め、求めた電流指令値に基づ
いて電流を発電電動機に通電し、電流指令値が基準値未
満に低下してからの経過期間を計測し、計測された経過
期間が所定値に達した後、内燃機関の回転が完爆判定機
関回転数以上と判断されるとき、内燃機関が始動したと
判定するようにしたので、内燃機関の始動を短時間に精
度良く判定することができる。
は、前記内燃機関の冷却水温を検出する水温検出手段を
備えると共に、前記検出された冷却水温に応じて前記供
給する燃料の量を相違させる如く構成した。
燃料の量を相違させる如く構成したので、内燃機関が始
動時に必要とする燃料量を適切に供給できて始動性を向
上させることができると共に、水温に応じて相違させる
ことで、高温のときは始動増量を行わないことも可能と
なり、それによって燃費性能およびエミッション性能を
向上させることができる。
は、前記通電手段が通電を開始してからの第2の経過期
間を計測する第2の経過期間計測手段を備えると共に、
前記第2の経過期間が第2の所定値に達したとき、前記
燃料の供給を開始する如く構成した。
ことができ、燃費性能およびエミッション性能を向上さ
せることができる。
の実施の形態を説明する。
車の始動判定装置を全体的に示す概略図である。
の内燃機関(以下「エンジン」という)を示す。エンジ
ン10において吸気管12の先端に配置されたエアクリ
ーナ(図示せず)から導入された吸気は、スロットルバ
ルブ14でその流量を調節されつつサージタンクおよび
吸気マニホルド(共に図示せず)を介して各気筒(図示
せず)に向かう。
はインジェクタ(図示せず)が設けられて燃料を噴射す
る。噴射燃料が吸気と混合されて混合気となって各気筒
に流入し、点火プラグ(図示せず)で点火されて燃焼
し、ピストン(図示せず)を駆動してクランク軸16を
回転させる。
ニホルド(共に図示せず)を通って排気管18に流れ、
そこに設置された触媒(図示せず)で浄化されてエンジ
ン外に放出される。
接続される。即ち、エンジン10のクランク軸は第1の
発電電動機22の入力軸22aに同軸に直結され、第1
の発電電動機22はエンジン10の回転に同期して回転
する。
電電動機からなり、エンジン10と同程度の出力を備え
る。第1の発電電動機22は、目標指令値に応じて電動
機(電動モータ)あるいは発電機(ジェネレータ)とし
て動作する。
タ24を介して前記エンジン10が搭載される車両(図
示せず)の適宜位置に配置されたバッテリ26(蓄電手
段)に接続される。第1の発電電動機22は、発電機と
して動作するとき、その出力(発電量)が第1のインバ
ータ24を介して直流電圧に変換され、変換された直流
電圧はバッテリ26に送られてバッテリ26を充電す
る。
して動作するとき、第1のインバータ24を介して交流
に変換されたバッテリ放電電圧を入力し、エンジン10
を回転させる。
輪。一個のみ図示)はドライブシャフト30を介してデ
ィファレンシャル機構34に接続され、その入力端は第
2の発電電動機36の出力軸に直結される。
電電動機からなると共に、第1の発電電動機22と同様
に、エンジン10と同程度の出力を備える。第2の発電
電動機36も、目標指令値に応じて電動機(電動モー
タ)あるいは発電機(ジェネレータ)として動作する。
タ38を介して前記したバッテリ26に接続される。第
2の発電電動機36は、発電機として動作するとき、そ
の出力(発電量)は第2のインバータ38を介して直流
電圧に変換されてバッテリ36を充電すると共に、電動
機として動作するとき、第2のインバータ38を介して
交流に変換されたバッテリ放電電圧を入力し、車輪28
を回転させ、車両を走行させる。
6の出力からのみ車輪が回転させられるシリーズハイブ
リッド車として構成される。
ブリッド車において、第2の発電電動機36が要求する
要求入力(電力)は車両の運転状態に応じてリアルタイ
ムに決定(算出)されると共に、決定(算出)された要
求入力を、基本的には、エンジン10と同程度の出力を
備える第1の発電電動機22が、単独で供給するように
構成される。
率のBSFCが最良となる点、即ち、燃料消費量が最少
となるポイントで運転され、低負荷域にあるときは停止
されるように間欠的に運転されることから、エンジン1
0が停止されて第1の発電電動機22が作動しないと
き、バッテリ26が第2の発電電動機36に要求入力を
供給する。
力や回生時の電力を入出力することができば良いので、
その容量は比較的小さく構成され、電圧は、電気自動車
用として公知の200Vから300V程度である。尚、
エンジン10の適宜位置には、バッテリ26と別に、電
子制御ユニット(ECU)70などの、その他の電装系
に電力を供給する12V程度の車載バッテリ40が設け
られる。
はバイパスされ、排気ガスの一部を吸気管12に還流さ
せるEGR機構42が設けられる。EGR量は、EGR
制御バルブ44を介して調整される。
気バルブの(休止動作も含む)開閉タイミングおよびリ
フト量を変更する可変バルブタイミング機構(図に「V
/T」と示す)が設けられる。可変バルブタイミング機
構V/Tは、例えば特開平8−74545号公報などに
記載されているので、詳細な説明は省略する。
床面に配置されたアクセルペダル(図示せず)から切り
離されてパルスモータ46に接続され、パルスモータ4
6で開閉される。
サ50が接続され、パルスモータ回転量を介してスロッ
トルバルブ14の開度(スロットル開度TH)に応じた
信号を出力する。
クランク角センサ52が配置され、ピストンのクランク
角度位置に応じた信号を出力すると共に、吸気管12に
おいてはスロットルバルブ14の下流には絶対圧センサ
54が設けられ、吸気管内絶対圧(エンジン負荷)に応
じた信号を出力する。
せず)の適宜位置には水温センサ56が配置され、エン
ジン水温に応じた信号を出力する。
流センサ58と電圧センサ60が配置され、バッテリ2
6の入出力される電流と電圧に比例した信号を出力す
る。さらに、第1の発電電動機22と第2の発電電動機
36の入出力回路にも電流センサ62,64が配置さ
れ、入出力電流に比例した信号を出力する。
ピュータからなるECU(電子制御ユニット)70に送
られる。ECU70は、センサ出力に基づいてエンジン
10、第1の発電電動機22、第2の発電電動機36な
どの動作を制御する。
特に電動機としての動作制御を説明すると、前記第1の
発電電動機22をエンジン10が始動するときのトルク
アシストとして利用するために、速度フィードバック制
御を行う。
されるエンジン回転数と、目標始動エンジン回転数NS
TS(700rpm。後述)の偏差が減少するように電
流指令値(1次電流指令値)ICMDを決定し、決定し
た電流指令値に基づいて電流を第1の発電電動機22に
通電(供給)する。
ド車の始動判定装置の動作を説明する。
ある。図示のプログラムは、例えば、10msecごと
に実行される。
F.CRANKのビットが1にセットされているか否か
判断する。
とから、最初のプログラムループでは否定されてS12
に進み、検出されたエンジン回転数NEが完爆判定エン
ジン回転数NSTT(例えば750rpm)以上である
か否か判断する。
14に進み、前記したフラグF.CRANKのビットを
1にセットする。このフラグのビットが1にセットされ
ることは、エンジン10の始動指令がなされたことを意
味する。
ことから、第1の発電電動機22に電流指令値(1次電
流指令値)ICMDを通電(供給)し、エンジン回転数
NEが目標始動エンジン回転数NSTS(例えば700
rpm)となるように速度フィードバック制御を開始す
る。
み、第1のタイマ(ダウンカウンタ)TMCRANKに
所定値TCRANKをセットすると共に、第2のタイマ
(ダウンカウンタ)TMIGEDLYに所定値TIGE
DLYにセットする。
如く、エンジン10が始動するのに通例必要とされる時
間を規定する値であり、TIGEDLYは通電から燃料
噴射開始までの待機時間を規定する値であって、TCR
ANKより小さい値に設定される。
マ(ダウンカウンタ)TMCRANKおよび第2のタイ
マ(ダウンカウンタ)TMIGEDLYから所定値ΔT
を減算して時間計測を開始する。
キング回転数)NSTSおよび完爆判定エンジン回転数
NSTTについて説明すると、発明者達が知見した限
り、図3に示すシリーズハイブリッド車の構成におい
て、目標始動エンジン回転数NSTSを高くするほど始
動性(始動時間)が向上するが、700rpm程度で飽
和した。
電動機22の出力がエンジン10と同程度であることか
ら、目標始動エンジン回転数は任意の高い値に設定する
ことも可能であるが、過度に高くすると、アイドル回転
数NIDLEとの判別が困難になると共に、始動判定が
遅くなる。
Sは700rpmと設定した。また、図示の構成におい
てはアイドル回転数NIDLEが800rpm程度であ
るので、完爆判定エンジン回転数NSTTは、その間の
値をとって750rpmと設定した。
ープではS10の判断は肯定されてS20に進み、電流
指令値ICMDの低下判別を行う。
ー・チャートである。
発電電動機22への電流指令値ICMDが基準値ICM
DL未満となったか否か判断する。
エンジンの始動判定について説明する。
に電流指令値(1次電流指令値)は速度に反比例すると
共に、直結されるエンジン10の回転が目標値NSTS
となるようにフィードバック制御されることから、図5
に示す如く、エンジン10の始動によって必要トルクが
減少し、電流指令値ICMDはエンジン10の回転に伴
って零あるいはその近傍の基準値ICMDLまで低減す
る。
指令値ICMDが基準値ICMDL未満となったか否か
判断することで、エンジン回転が目標始動エンジン回転
数NESTSに達したか否か判断することができる。S
100の作業は、この判断を意味する。
はその近傍としたのは、電流指令値がノイズなどから正
確に零にならない場合もあるためである。
み、カウンタ(アップカウンタ)CGENの値を0にリ
セットし、S104に進み、フラグF.GENRUN
(後述)のビットを0にリセットする。
ン回転が目標始動回転数NSTSに達したと推定するこ
とができるので、S106に進み、前記したフラグF.
GENRUNのビットが1にセットされているか否か判
断する。
スキップすると共に、否定されるときはS108に進
み、前記したカウンタCGENの値を1つインクリメン
トし、S110に進み、カウンタCGENの値が所定値
CGENX以上となったか否か判断する。
ープすることから、S110の処理はループ数が10回
以上、換言すれば、電流指令値ICMDが基準値ICM
DL未満に低下してから100msecの時間が経過し
たか否か判断することに等しい。
むと共に、肯定されるときはS112に進み、前記した
フラグF.GENRUNのビットを1にセットする。こ
のフラグF.GENRUNのビットを1にセットするこ
とは、エンジン回転が目標始動エンジン回転数NEST
Sに到達したと確定されることを意味する。
み、今述べたフラグF.GENRUNのビットが1にセ
ットされているか否か判断し、換言すれば、エンジン1
0が始動目標エンジン回転数NSTSに達してから経過
時間が所定値CGENXに達したか否か判断する。
6,S18を経てS24に進み、プログラムループの度
にS18で微小量ΔTだけ減算される前記した第1のタ
イマ(ダウンカウンタ)TMCRANKの値が、0に達
した否か判断する。このタイマ値が0に達したことは、
通電開始、換言すれば、クランキング開始から始動に必
要とされる時間TCRANKが経過したことを意味す
る。
み、検出したエンジン水温TWが所定水温TWSTMO
D(例えば25℃)未満か否か判断し、肯定されるとき
はコールドスタートと判断してS28に進み、燃料噴射
量Ti(インジェクタの開弁時間で規定)をTicr、
即ち、始動増量された値とする。
タートと判断してS30に進み、燃料噴射量TiをTi
m×KT+TTとする。ここで、Timはエンジン回転
数NEおよび吸気管内絶対圧PBAでマップ検索される
基本値を、KTは乗算補正項の積を、TTは加算補正項
の和を意味する。S30で算出される燃料噴射量は、エ
ンジン10が通常に動作しているとき、即ち、暖機後に
供給される燃料噴射量に等しい。
10は燃費効率の良い高負荷域で運転され、低負荷域で
は停止されるように間欠的に運転されると共に、停止さ
れた後、比較的短時間で始動(ホットスタート)される
場合があり、その場合は停止前の燃料噴射量を直ちに供
給して始動させることも可能なことから、燃料噴射量を
水温に応じて相違させるようにした。
噴射量を適切に供給して始動性を向上させることができ
ると共に、高温のときは暖機後に供給される燃料噴射
量、換言すれば始動増量しない燃料噴射量を供給するよ
うにしたので、燃費性能も向上させることができる。
するところではないので、詳細な説明は省略する。
マTMIGEDLYの値が0に達したか、即ち、1次電
流供給(通電)開始から所定の時間(第2の経過期間)
TIGEDLYが経過したか否か判断し、肯定されると
きはS34に進み、フラグF.STSのビットを1にセ
ットする。これにより、図示しない燃料制御ルーチンに
おいてS28あるいはS30で算出された燃料噴射量に
従って燃料供給が開始される。
示すタイム・チャートである。
始から所定の時間TIGEDLYが経過したとき、燃料
が供給される。第1の発電電動機22の出力が大きいこ
とから、エンジン回転の立ち上がりをある程度見込んで
燃料供給をこのように遅延させ、燃費性能およびエミッ
ション性能を向上させるようにした。
み、前記したフラグのビットを0にリセットする。これ
により、図示しない燃料制御ルーチンにおいて燃料供給
が禁止される。
のビットを0にリセットする。このフラグのビットを0
にリセットすることは、エンジン10が未だ始動してい
ないことを意味する。
進み、検出したエンジン回転数NEが完爆判定エンジン
回転数NSTT以上か否か判断し、否定されるときはS
14以降に進むと共に、肯定されるときはS40に進
み、フラグF.CRANKのビットを0にリセットし、
始動モードから通常モードに移行したことを示す。
UNのビットを1にセットする。フラグF.ENGRU
Nのビットを1にセットすることは、エンジン10の始
動が完了したと判定することを意味する。
する時間をおいて再度クランキングを開始する。尚、通
例必要とされる時間内に始動できなかったことから、エ
ンジン10に何等かの異常が生じたことも予想されるの
で、適宜な手段によって運転者に報知するようにしても
良い。
電動機22への電流指令値ICMDが基準値ICMDL
未満に低下したとき、エンジン10が目標始動エンジン
回転数NSTSに到達したと推定し、さらに完爆判定エ
ンジン回転数NSTTへの到達を待ってエンジン10が
始動したと判定するようにしたので、エンジン10の始
動を短時間に精度良く判定することができる。
DL未満に低下してからの経過時間を計測し、計測値C
GENが所定値CGENX以上となった後、エンジン1
0が目標始動エンジン回転数NSTSに到達したとき、
エンジン10が始動したと判定するようにしたので、エ
ンジン10の始動を短時間に精度良く判定することがで
きる。
を水温に応じて相違させるようにしたので、エンジン1
0が必要とする燃料量を適切に供給して始動性を向上さ
せると共に、高温のときは暖機後の燃料噴射量と同程度
の値を供給、換言すれば始動増量を行わないので、燃費
性能も向上させることができる。
経過してから燃料噴射を行うようしたので、これによっ
ても燃費性能を向上させることができる。
も、内燃機関(エンジン10)と、前記内燃機関に連結
され、前記内燃機関を駆動して始動させると共に、始動
後は前記内燃機関により駆動されて発電する発電電動機
(第1の発電電動機22)を備えたハイブリッド車にお
いて、前記内燃機関の始動指令に応じて前記内燃機関が
目標始動機関回転数(目標始動エンジン回転数NST
S)で回転するのに必要な電流指令値(ICMD)を求
め、求めた電流指令値に基づいて電流を前記発電電動機
に通電する通電手段(ECU70,S16)、前記内燃
機関に燃料を供給する燃料供給手段、前記電流指令値
(ICMD)が基準値(ICMDL)未満に低下してか
らの経過期間(カウンタ値CGEN)を計測する経過期
間計測手段(ECU70,S20,S100からS11
2)、前記計測された経過期間(カウンタ値CGEN)
が所定値(CGENX)に達した後、前記内燃機関の回
転が完爆判定機関回転数(完爆判定エンジン回転数NS
TT)以上になったか否か判断する完爆判定機関回転数
判断手段(ECU70,S22,S12)、および前記
内燃機関の回転が前記完爆判定機関回転数以上になった
と判断されるとき、前記内燃機関が始動したと判定する
始動判定手段(ECU70,S42)、を備える如く構
成した。
の冷却水温(エンジン水温TW)を検出する水温検出手
段(水温センサ56,ECU70)を備えると共に、前
記検出された冷却水温に応じて前記供給する燃料の量
(燃料噴射量Ti)を相違させる(ECU70,S26
からS30)如く構成した。
が通電を開始してからの第2の経過期間を計測する第2
の経過期間計測手段(第2のタイマTMIGEDLY,
ECU70,S16,S18)を備えると共に、前記第
2の経過期間が第2の所定値(タイマTMIGELDY
の値TIGEDLY)に達したとき、前記燃料の供給を
開始する(ECU70,S32,S34)如く構成し
た。
への指令値を電流指令値ICMDで定義したが、トルク
指令値で定義しても良い。
グラムループ数で定義したが、絶対時間で定義しても良
い。
たが、この発明は、ハイブリッド車以外であっても、エ
ンジンを電動モータでスタートさせる構成であれば適用
可能である。
始動機関回転数で回転するのに必要な電流指令値を求
め、求めた電流指令値に基づいて電流を発電電動機に通
電し、電流指令値が基準値未満に低下してからの経過期
間を計測し、計測された経過期間が所定値に達した後、
内燃機関の回転が完爆判定機関回転数以上と判断される
とき、内燃機関が始動したと判定するようにしたので、
内燃機関の始動を短時間に精度良く判定することができ
る。
温に応じて前記供給する燃料の量を相違させる如く構成
したので、内燃機関が始動時に必要とする燃料量を適切
に供給できて始動性を向上させることができると共に、
水温に応じて相違させることで、高温のときは始動増量
を行わないことも可能となり、それによって燃費性能お
よびエミッション性能を向上させることができる。
延させることができ、燃費性能およびエミッション性能
を向上させることができる。
始動判定装置を全体的に示す概略図である。
る。
ンジン回転数NSTSの設定の根拠を示す説明グラフで
ある。
判別作業のサブルーチン・フロー・チャートである。
・チャートである。
形態に係る始動判定を示すタイム・チャートである。
Claims (3)
- 【請求項1】 少なくとも、内燃機関と、前記内燃機関
に連結され、前記内燃機関を駆動して始動させると共
に、始動後は前記内燃機関により駆動されて発電する発
電電動機を備えたハイブリッド車において、 a.前記内燃機関の始動指令に応じて前記内燃機関が目
標始動機関回転数で回転するのに必要な電流指令値を求
め、求めた電流指令値に基づいて前記発電電動機に電流
を通電する通電手段、 b.前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段、 c.前記電流指令値が基準値未満に低下してからの経過
期間を計測する経過期間計測手段、 d.前記計測された経過期間が所定値に達した後、前記
内燃機関の回転が完爆判定機関回転数以上になったか否
か判断する完爆判定機関回転数判断手段、および e.前記内燃機関の回転が前記完爆判定機関回転数以上
になったと判断されるとき、前記内燃機関が始動したと
判定する始動判定手段、を備えたことを特徴とするハイ
ブリッド車の始動判定装置。 - 【請求項2】 前記燃料供給手段は、 f.前記内燃機関の冷却水温を検出する水温検出手段、
を備えると共に、前記検出された冷却水温に応じて前記
供給する燃料の量を相違させることを特徴とする請求項
1項記載のハイブリッド車の始動判定装置。 - 【請求項3】 前記燃料供給手段は、 g.前記通電手段が通電を開始してからの第2の経過期
間を計測する第2の経過期間計測手段、を備えると共
に、前記第2の経過期間が第2の所定値に達したとき、
前記燃料の供給を開始することを特徴とする請求項1項
または2項記載のハイブリッド車の始動判定装置。
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