JP3956227B2 - ハイブリッド車両の始動制御装置 - Google Patents

Description

この発明はハイブリッド車両の始動制御装置に係り、特に、電動発電機及びスタータモータを制御する制御手段が故障した場合においても、スタータモータを作動させてエンジンを始動することができるハイブリッド車両の始動制御装置に関する。

車両には、燃料の燃焼によって駆動するエンジンに、電気エネルギで駆動されて発電機能を有する電動発電機を連結して設けた、いわゆるハイブリッド車両がある。このハイブリッド車両の始動制御装置には、エンジンを駆動及びアシスト可能な電動発電機とエンジンを始動可能なスタータモータとを備え、制御手段によってエンジンの始動時に電動発電機及びスタータモータを制御してエンジンをクランキングし、始動するものがある。

従来のハイブリッド車両の始動制御装置には、エンジンを駆動及びアシスト可能な電動発電機とエンジンを始動可能なスタータモータとを備え、エンジンを始動する際に、エンジンの冷却水温度に基づいて、電動発電機及びスタータモータの併用による始動と電動発電機のみによる始動とに切換えるように制御して、エンジンを始動するものがある。
特許第３０９０３１２号公報 特開平１１−２７０４４５号公報

ところで、従来のハイブリッド車両の始動制御装置においては、エンジンの始動時に、制御手段によって冷却水温度に基づき電動発電機及びスタータモータの併用と電動発電機のみとに切換えるように制御している。このハイブリッド車両の始動制御装置は、制御手段の故障等による異常により切換えが不能となった場合にも、スタータモータによってエンジンが始動できるように、制御手段の回路を構成する必要がある。

ところが、異常な状態でもスタータモータを作動可能に回路構成された制御手段は、電源の投入から起動するまでは異常と同じ状態（リセット状態）になっているので、スタータモータを作動させる必要がないにもかかわらず、スターターモータを作動させてしまい、音や振動を発生する問題があった。また、制御手段が故障した場合には、電動発電機及びスタータモータを作動させることができず、エンジンを始動することができない問題があった。

この発明は、上述の不都合を除去するために、エンジンと、このエンジンを駆動及びアシスト可能な電動発電機と、前記エンジンを始動可能なスタータモータと、前記電動発電機及びスタータモータの駆動状態を制御する制御手段とを備えたハイブリッド車両の始動制御装置において、少なくともイグニション接点と、スタータ接点とを有したキースイッチを備え、前記制御手段は、少なくともスタータリレーを駆動する駆動回路と、前記駆動回路を制御する演算処理回路と、前記イグニション接点と前記駆動回路とに接続された遅延回路とを備え、前記キースイッチのイグニション接点が接続した後に、前記演算処理回路が通常起動するのに要する一定時間が経過しても前記演算処理回路が起動しなかった状態で、前記キースイッチのスタータ接点が接続されたことが前記制御手段に入力された場合には、前記遅延回路により前記駆動回路を制御して前記スタータリレーを駆動させ、前記スタータモータを作動させることを特徴とする。

この発明のエンジンの始動制御装置は、イグニション接点が接続した後に、一定時間が経過しても演算処理回路が起動しない状態で、スタータ接点が接続されたことが制御手段に入力された場合には、遅延回路により駆動回路を制御してスタータモータを作動させることにより、演算処理回路が起動するまでの間にスタータモータを作動させることがなく、音や振動を発生する問題を回避することができ、また、演算処理回路が故障した場合においても、スタータモータを作動させることができ、エンジンを始動することができる。

この発明のエンジンの始動制御装置は、イグニション接点が接続した後に、一定時間が経過しても演算処理回路が起動しない状態で、スタータ接点が接続されたことが制御手段に入力された場合には、遅延回路によりスタータモータを作動させることで、演算処理回路が起動するまでの間にスタータモータを作動させて音や振動を発生することがなく、また、演算処理回路が故障した場合においても、スタータモータを作動させて始動することができる。
以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図５は、この発明の実施例を示すものである。図１において、２は図示しないハイブリッド車両に搭載されたエンジン、４はスタータギヤ列、６はスタータモータ、８は電動発電機である。エンジン２には、スタータギヤ列４を介してエンジン２を始動可能なスタータモータ６を連絡して設けるとともに、エンジン２を駆動及びアシスト可能な電動発電機８を連結して設けている。

エンジン２は、クランク軸１０を有している。クランク軸１０には、スタータギヤ列４のドリブンギヤ１２を固定して設けている。ドリブンギヤ１２に噛合されるドライブギヤ１４は、スタータモータ６のモータ軸１６に固定して設けている。電動発電機８は、発電機軸１８に固定されたロータ２０とこのロータ２０の周囲に配設されたステータコイル２２とを有し、発電機軸１８の一端側をエンジン２のクランク軸１０に連結して設けるとともに、他端側を図示しないトランスミッションの入力軸に連結して設けている。

前記スタータモータ６は、バッテリ２４により駆動される。スタータモータ６は、モータリレー２６の接点２８を介してバッテリ２４に接続して設けている。モータリレー２６のコイル３０は、スタータリレー３２の接点３４を介してバッテリ２４に接続して設けている。スタータリレー３２のコイル３６は、キースイッチ３８に接続して設けている。

キースイッチ３８は、イグニション接点４０とスタータ接点４２と切換接点４４とを有し、イグニション接点４０と切換接点４４とによりイグニション信号を出力するイグニションスイッチを構成し、スタータ接点４２と切換接点４４とによりエンジン始動信号を出力するスタータスイッチを構成する。キースイッチ３８は、図示しない操作キーにより切換接点４４を動作させてイグニション接点４０とスタータ接点４２とに接触・離間させ、イグニション接点４０とスタータ接点４２とをオン・オフする。キースイッチ３８は、イグニション接点４０を後述する制御手段５４に接続して設け、スタータ接点４２をスタータリレー３２のコイル３６に接続して設け、切換接点４４をバッテリ２４に接続して設けている。

前記電動発電機８は、高電圧バッテリ４６により駆動される。電動発電機８は、インバータ４８を介して高電圧バッテリ４６に接続して設けている。高電圧バッテリ４６は、バッテリマネージャ５０により容量を管理される。

前記エンジン２とスタータモータ６と電動発電機８とは、始動制御装置５２の制御手段５４により制御される。制御手段５４は、エンジン制御部５６とハイブリッド制御部５８とから構成される。

制御手段５４を構成するエンジン制御部５６は、エンジン２の運転状態を制御する。エンジン制御部５６は、エンジン２に接続して設け、キースイッチ３８のイグニション接点４０を接続して設け、インバータ４８及びバッテリマネージャ５０を接続して設け、また、エンジン２の冷却水温度を検出する水温センサ６０やエンジン回転数を検出する回転数センサ６２等を接続して設けている。エンジン制御部５６は、水温センサ６０等から入力する冷却水温度やエンジン回転数等のエンジン運転状態信号により燃料や点火時期等を制御する。

制御手段５４を構成するハイブリッド制御部５８は、スタータモータ６及び電動発電機８の駆動状態を制御する。ハイブリッド制御部５８は、演算処理回路６４と遅延回路６６と第１駆動トランジスタ６８と第２駆動トランジスタ７０とを有し、エンジン制御部５６に接続して設け、インバータ４８及びバッテリマネージャ５０に接続して設けている。

演算処理回路６４は、入力側にキースイッチ３８のイグニション接点４０とスタータ接点４２とを接続して設けている。遅延回路６６は、入力側にキースイッチ３８のイグニション接点４０を接続して設け、出力側を第１駆動トランジスタ６８のコレクタに接続して設けている。第１駆動トランジスタ６８は、ベースを演算処理回路６０の出力側に接続して設け、エミッタを接地している。第２駆動トランジスタ７０は、ベースを遅延回路６２の出力側に接続して設け、コレクタをスタータリレー３２のコイル３６に接続して設け、エミッタを接地している。

ハイブリッド制御部５８は、エンジン制御部５６から冷却水温度やエンジン回転数等のエンジン運転状態信号を入力し、インバータ４８を動作させて電動発電機８の動作を制御する。また、ハイブリッド制御部５８は、キースイッチ３８のイグニション接点４０とスタータ接点４２とからイグニション信号とエンジン始動信号とを入力し、スタータリレー３２を駆動してスタータモータ６の動作を制御するとともにインバータ４８を駆動して発電電動機８の動作を制御する。

このエンジン２の始動制御装置５２は、ハイブリッド制御部５８によって、エンジン２の始動時に、イグニションスイッチであるイグニション接点４０のオン・オフと、スタータスイッチであるスタータ接点４２のオン・オフと、水温センサ６０の検出する冷却水温度と、演算処理回路６４と、遅延回路６６と、第１駆動トランジスタ６８のオン・オフと、第２駆動トランジスタ７０のオン・オフとによって、電動発電機８のみによる始動とスタータモータ６及び電動発電機８併用による始動とを切換えるように制御する。

即ち、このエンジン２の始動制御装置５２は、ハイブリッド制御部５８によって、エンジン２を始動するためにイグニション接点４０をオンして一定時間ｔ１が経過したときに、エンジン２の冷却水温度が設定温度以上の場合に、第１駆動トランジスタ６８をオンして第２駆動トランジスタ７０をオフとし、スタータ接点４２のオンにより電動発電機８のみを作動してエンジン２を始動する。

また、このエンジン２の始動制御装置５２は、ハイブリッド制御部５８によって、エンジン２を始動するためにイグニション接点４０をオンして一定時間ｔ１が経過したときに、エンジン２の冷却水温度が設定温度未満の場合に、第１駆動トランジスタ６８をオフとして遅延回路６６により設定時間ｔ２が経過すると第２駆動トランジスタ７０をオンし、スタータ接点４２のオンによりスタータモータ６及び電動発電機８を作動させてエンジン２を始動する。

さらに、このエンジン２の始動制御装置５２は、ハイブリッド制御部５８によって、エンジン２を始動するためにイグニション接点４０をオンして一定時間ｔ１が経過する前にスタータ接点４２をオンした場合に、一定時間ｔ１経過前で第１駆動トランジスタ６８がオフとなっており且つ遅延回路６６により第２駆動トランジスタ７０もオフである場合に、スタータモータ６が作動されず、一定時間ｔ１経過後に冷却水温度が設定温度以上であり、スタータ接点４２がオンに保持されていれば、電動発電機８のみを作動させてエンジン２を始動する。

このエンジン２の始動制御装置５２は、ハイブリッド制御部５８の演算処理回路６４が故障等により起動しなかった時にスタータモータ６を作動させることが可能な回路として、前記遅延回路６６を設けている。遅延回路６６は、制御手段５４を構成するハイブリッド制御部５８内に設けられ、エンジン２を始動する際に、イグニションスイッチであるイグニション接点４０がオンした後に、一定時間ｔ１が経過してもハイブリッド制御部５８の演算処理回路６４が起動しなかった時において、スタータ接点４２のオンによりエンジン始動信号が演算処理回路６４に入力された場合には、スタータモータ６を作動させることが可能な回路である。

これにより、このエンジン２の始動制御装置５２は、ハイブリッド制御部５８によって、エンジン２を始動するためにイグニション接点４０をオンして一定時間ｔ１が経過したときに、演算処理回路６４が故障等により起動しなかった場合に、第１駆動トランジスタ６８がオフとなっており、遅延回路６６により設定時間ｔ２が経過して第２駆動トランジスタ７０をオンした後にスタータ接点４２をオンすると、スタータモータ６のみを作動させてエンジン２を始動する。

次に作用を説明する。

エンジン２の始動制御装置５２は、図２に示す如く、エンジン２を始動するためにイグニション接点４０をオンした後に、一定時間ｔ１が経過して演算処理回路６４が起動し、エンジン２の冷却水温度が設定温度以上で、電動発電機８のみによる始動と判断した場合に、第１駆動トランジスタ６８をオンして第２駆動トランジスタ７０をオフとし、スタータ接点４２のオンにより電動発電機８のみを作動してエンジン２を始動する。

また、エンジン２の始動制御装置５２は、図３に示す如く、エンジン２を始動するためにイグニション接点４０をオンした後に、一定時間ｔ１が経過して演算処理回路６０が起動し、エンジン２の冷却水温度が設定温度未満で、スタータモータ６及び電動発電機８の併用による始動と判断した場合に、第１駆動トランジスタ６８をオフとし、遅延回路６６により設定時間ｔ２が経過すると第２駆動トランジスタ７０がオンし、スタータ接点４２のオンによりスタータモータ６及び電動発電機８を作動させてエンジン２を始動する。

さらに、エンジン２の始動制御装置５２は、図４に示す如く、エンジン２を始動するためにイグニション接点４０をオンしてから、一定時間ｔ１が経過する前にスタータ接点４２をオンした場合に、演算処理回路６４が起動前で第１駆動トランジスタ６８がオフとなっており、遅延回路６６により第２駆動トランジスタ７０もオフであるため、スタータモータ６が作動されず、一定時間ｔ１経過後に演算処理回路６４が起動して、冷却水温度が設定温度以上で電動発電機８のみによる始動と判断した場合に、第１駆動トランジスタ６８をオンして第２駆動トランジスタ７０をオフとし、スタータ接点４２がオンに保持されていれば、電動発電機８のみを作動してエンジン２を始動する。

さらにまた、エンジン２の始動制御装置５２は、図５に示す如く、エンジン２を始動するためにイグニション接点４０をオンした後に、一定時間ｔ１が経過したときに、演算処理回路６４が故障等により起動しなかった場合に、第１駆動トランジスタ６８がオフとなっており、遅延回路６６により設定時間ｔ２が経過すると第２駆動トランジスタ７０がオンするので、スタータ接点４２がオンに保持されていれば、スタータモータ６のみを作動させてエンジン２を始動する。

このように、このエンジン２の始動制御装置５２は、エンジン２を始動する際に、イグニション接点４０がオンした後に、一定時間ｔ１が経過してもハイブリッド制御部５８の演算処理回路６４が起動しなかった時において、スタータ接点４２のオンによりエンジン始動信号がハイブリッド制御部５８に入力された場合には、スタータモータ６を作動させることが可能な回路として遅延回路６６を設けている。

これにより、このエンジン２の始動制御装置５２は、演算処理回路６４が起動するまでの間にスタータモータ６を作動させることがなく、音や振動を発生する問題を回避することができ、また、演算処理回路６４が故障した場合においても、スタータモータ６を作動させることができ、エンジン２を始動することができる。

また、このエンジン２の始動制御装置５２は、遅延回路６６を制御手段５４を構成するハイブリッド制御部５８内に設けたことにより、回路が単純な遅延回路６６を追加するだけで、演算処理回路６４が故障した場合のフェイルセーフシステムを構築することができる。

なお、この発明は、上述実施例に限定されるものではなく、種々応用改変が可能である。例えば、上述実施例においては、演算処理回路６４が故障した場合においてもスタータモータ６を作動させることができる回路である遅延回路６６をハイブリッド制御部５８内に設けたが、ハイブリッド制御部５８の演算処理回路６４が故障した場合にスタータモータ６を作動させることができる回路をエンジン制御部５６内に設けることにより、フェイルセーフ機能を付与することができる。

また、キースイッチ３は、図示しない操作キーをイグニション接点４０のオン位置に操作してからスタータ接点４２のオン位置に操作した際に、切換接点４４がイグニション接点４０に接触してから設定時間ｔ２が経過するとスタータ接点４２に接触するように、操作キーと切換接点４４との動作に遅延を設けることにより、演算処理回路６４が起動するまでの間にスタータモータ６を作動させることなく、また、演算処理回路６４が故障した場合においても、スタータモータ６を作動させることができる。

この発明のエンジンの始動制御装置は、制御手段が起動しない時にも、エンジン始動信号の入力によりスタータモータを作動させてエンジンを始動することができ、例えば、自動始動停止制御装置にも適用することができる。

この発明の実施例を示すハイブリッド車両の始動制御装置のシステム構成図である。 電動発電機のみによる始動を示すタイミングチャートである。 スタータモータ及び電動発電機の併用による始動を示すタイミングチャートである。 演算処理回路が起動する前にエンジン始動信号の入力による始動を示すタイミングチャートである。 演算処理回路が起動しなかったときの始動を示すタイミングチャートである。

符号の説明

２ エンジン
４ スタータギヤ列
６ スタータモータ
８ 電動発電機
２４ バッテリ
２６ モータリレー
３２ スタータリレー
３８ キースイッチ
４０ イグニション接点
４２ スタータ接点
４４ 切換接点
４６ 高電圧バッテリ
４８ インバータ
５０ バッテリマネージャ
５２ 始動制御装置
５４ 制御手段
５６ エンジン制御部
５８ ハイブリッド制御部
６０ 水温センサ
６２ 回転数センサ
６４ 演算処理回路
６６ 遅延回路
６８ 第１駆動トランジスタ
７０ 第２駆動トランジスタ

Claims (1)

1. エンジンと、このエンジンを駆動及びアシスト可能な電動発電機と、前記エンジンを始動可能なスタータモータと、前記電動発電機及びスタータモータの駆動状態を制御する制御手段とを備えたハイブリッド車両の始動制御装置において、
   少なくともイグニッション接点と、スタータ接点とを有したキースイッチを備え、
   前記制御手段は、少なくともスタータリレーを駆動する駆動回路と、前記駆動回路を制御する演算処理回路と、前記イグニッション接点と前記駆動回路とに接続された遅延回路とを備え、
   前記キースイッチのイグニッション接点が接続した後に、前記演算処理回路が通常起動するのに要する一定時間が経過しても前記演算処理回路が起動しなかった状態で、
   前記キースイッチのスタータ接点が接続されたことが前記制御手段に入力された場合には、前記遅延回路により前記駆動回路を制御して前記スタータリレーを駆動させ、前記スタータモータを作動させることを特徴とするハイブリッド車両の始動制御装置。

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