JP4075575B2 - スタータモータの始動トルク制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスタータモータの始動トルク制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンと補機類との間の動力伝達にはベルトが用いられるが、ベルトの張力に緩みが生じたり、ベルトが滑ってしまうと所期の動力伝達ができなくなる虞があるため、いわゆるオートテンショナー等の機構でベルト張力を一定に保つ方法が一般的に行われている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−５９５５５号公報（第３−５頁、第１図）
また、ハイブリッド車両の一部や、エンジンとモータジェネレータをベルトで連結したいわゆるＳＳＧ（Ｓｅｐａｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ／Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）においても、エンジンと始動発電用モータジェネレータ間の動力伝達をベルトで行っており、ベルトの緩み、滑りを防止する為にオートテンショナーが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンと始動用モータジェネレータの動力伝達をベルトで行うハイブリッド車やＳＳＧ車において、いわゆるアイドルストップ状態からエンジンを始動する場合にかかる負荷は、通常の発電等に比べより大きな負荷がかかる。また、運転者の発進要求に対して車両発進の応答遅れが生じないように、可能な限り短時間でエンジンを始動させる必要があるため、一般的に、エンジン始動時に発生するベルト張力が一番大きくなる。そのため、ベルトを摩耗させるベルト滑りが発生しやすく、ベルトの摩耗が更なるベルト滑りを誘発し、エンジンを始動できず走行不能になる虞がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のスタータモータの始動トルク制御装置は、ベルト滑りが発生した場合には、次回のエンジン始動時におけるスタータモータの始動トルクを低下させることを特徴としている。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、スタータモータの始動時にベルト滑りが発生した場合には、ベルト滑りが発生したことを記憶し、次回のスタータモータの始動トルクを低下させることによって、ベルト滑りの発生を抑制することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００８】
図１に示すように、エンジン１の後端には、自動変速機２が接続されている。
【０００９】
この自動変速機２は、エンジン１の出力軸となるクランクシャフト３から駆動力が伝達されるトルクコンバータ４と、トルクコンバータ４を介してエンジン１に接続されたベルト駆動式のＣＶＴ（連続無段可変変速機）５と、クランクシャフト３と同期回転する主オイルポンプ６と、トルクコンバータ４とＣＶＴ５との間に設けられたフォワードクラッチ７と、から大略構成され、ＣＶＴ５の出力側は、一般の自動車と同様に、図示せぬ終減速装置を介して駆動輪（図示せず）に接続されている。
【００１０】
エンジン１の前端には、クランクシャフト３と一体に回転するクランクプーリ８が配設されている。そして、このクランクプーリ８と、スタータモータ９の出力軸９ａに取り付けられたスタータモータプーリ１０とには、ベルト１１が巻き掛けられている。すなわち、スタータモータ９とクランクシャフト３とは同期回転するよう構成されている。
【００１１】
スタータモータ９は、トータルコントロールユニット１２からの指令を受けたモータコントローラ１３により制御され、エンジン始動時にはスタータモータ９にインバータ１４を介してバッテリ１５から電力が供給される。
【００１２】
トータルコントロールユニット１２は、エンジンコントロールモジュール１６と伴にエンジン１の運転制御を行うものであって、バッテリ１５の充電量を検知するバッテリコントローラ１７からの信号が入力されている。さらに、トータルコントロールユニット１２には、自動変速機２の油温を検出する油温センサ１８、自動変速機２の作動油圧を検出する油圧センサ１９、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ２０、スタータモータ９の回転数を検出するスタータモータ回転数センサ２１、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ２２、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルセンサ２３、等からの信号が入力されている。
【００１３】
また、自動変速機２には、エンジン自動停止中に自動変速機２の作動油圧を保持するため補助オイルポンプ３０を備えている。つまり、エンジン１の運転中は、上述した主オイルポンプ６によって、自動変速機２の作動油圧が保持されている。
【００１４】
この補助オイルポンプ３０は、ＣＶＴコントロールユニット３１からの指令により運転が制御されるモータ３２のモータ軸３２ａに直結されている。すなわち、補助オイルポンプ３０は、ＣＶＴコントロールユニット３１によって、その運転が制御されている。そして、このＣＶＴコントロールユニット３１は、上述したトータルコントロールユニット１２からの情報に基づいて自動変速機２のフォワードクラッチ７のＯＮ（締結）−ＯＦＦ（切り離し）の制御を行っている。換言すれば、自動変速機２はトータルコントロールユニット１２とＣＶＴコントロールユニット３１とによって制御されている。
【００１５】
また、上述したトータルコントロールユニット１２は、暖機運転終了後に車両を一時停止する場合に、所定の条件が成立するとエンジン１の燃料噴射を停止してエンジン１を停止させる（エンジン自動停止）。そして、トータルコントロールユニット１２は、エンジン自動停止中に所定の条件が成立するとエンジン自動再始動を行う。
【００１６】
図２は、上述したベルト１１による動力伝達機構４０を模式的に示した説明図である。この動力伝達機構４０においては、ベルト１１がクランクプーリ８及びスタータモータプーリ１０の他に、その他の補機類を駆動させる補機駆動プーリ４１、４２にも巻き掛けられていると共に、テンショナープーリ４３によって、ベルト１１のベルト張力を調整可能に構成されている。
【００１７】
このような動力伝達機構４０においては、エンジン始動時にはベルト張力が最大となり、ベルト滑りが発生し易くなる。ベルト滑りが発生するとベルト１１の伝達できる動力が小さくなり、エンジン１の始動に必要な時間は長くなる。すなわちエンジン始動時において、ベルト滑りが大きくなると、スタータモータ９とエンジン１との間のトルク伝達率Ｔｒｎｓ１が小さくなり、そのような状態で使用を継続すると、ベルト１１が摩耗することになり、トルク伝達率Ｔｒｎｓ１がさらに低下（ベルト滑りが大）し、ひいてはベルト滑りがさらに大きくなってエンジン始動できなくなる虞がある。
【００１８】
そこで、エンジン始動時のベルト滑りを検知し、ベルト滑りが発生したときは、ベルト滑りが発生したことを記憶し、次回以降のエンジン始動時においてスタータモータ９の始動トルクＴｓを低下させベルト滑りを防止する。すなわち、前回のエンジン始動時のトルク伝達率に応じて、今回のエンジン始動時のスタータモータ９の始動トルクＴｓを低下させる。
【００１９】
ベルト滑りが発生しているかどうかは、エンジン回転数Ｎ１とスタータモータ回転数Ｎ２を比較することで検知する。
【００２０】
また、トルク伝達率Ｔｒｎｓ１は、エンジン１の回転Ｎ１、スタータモータ９の回転数Ｎ２、クランクプーリ８とスタータモータプーリ１０とのプーリ比をｋ、とすると、次式のように表すことができる。
【００２１】
【数１】
Ｔｒｎｓ１＝（Ｎ１×ｋ×１００）／Ｎ２ …（１）
ここで、プーリ比はｋは、ｋ＝（クランクプーリ径／スタータモータプーリ径）とする。
【００２２】
そして、このトルク伝達率Ｔｒｎｓ１に応じて算出される参照用トルク伝達率Ｔｒｎｓ（詳細は後述）をコントロールユニット１２内に記憶させる。
【００２３】
スタータモータ９の回転数に対するトルク特性は、図３のようになるので、スタータモータ９の始動トルクＴｓを抑制した場合は低回転側の最大トルク（Ｔｍａｘ）を抑制することになる。
【００２４】
そして、図４に示すスタータモータ９の始動トルク算出テーブルを用い、上述した参照用トルク伝達率Ｔｒｎｓに応じて、次回のスタータモータ９の始動トルクＴｓを算出する。
【００２５】
この始動トルク算出テーブルは、参照用トルク伝達率Ｔｒｎｓが１００％のときのスタータモータ９の始動トルクＴｓをスタータモータ９が出力可能な最大トルク（Ｔｍａｘ）とし、エンジン１の始動を許容可能な最小限のスタータモータ９の始動トルクＴｓを始動下限トルク（Ｔｍｉｎ）とし、始動トルクＴｓがこの始動下限トルク（Ｔｍｉｎ）のときのトルク伝達率をトルク伝達率許容値ＴｒｎｓＬｍｔとし、トルク伝達率が１００〜ＴｒｎｓＬｍｔ（％）間を補間して、参照用トルク伝達率Ｔｒｎｓからスタータモータ９の始動トルクＴｓを求めるものである。ここで、トルク伝達率許容値ＴｒｎｓＬｍｔは、例えば７０％とする。
【００２６】
より具体的にスタータモータ９の始動トルク算出手順を説明すると、一回目のエンジン始動をスタータモータ９の最大トルクで始動し、このときのトルク伝達率Ｔｒｎｓ１がＡ％とすると、参照用トルク伝達率ＴｒｎｓをＡ％としてコントロールユニット１２内に記憶させる。２回目のエンジン始動時は、図４の始動トルク算出テーブルにおいて、参照用トルク伝達率ＴｒｎｓがＡ％のときのトルクＴａでスタータモータ９を始動する。この状態でもベルト滑りが発生する場合、このときの（２回目のエンジン始動時）のトルク伝達率Ｔｒｎｓ１がＢ％であれば、次の（３回目の）スタータモータ９の始動トルクを求めるための参照用トルク伝達率Ｔｒｎｓを（Ａ×Ｂ／１００）％と更新し、コントロールユニット１２内に記憶させる。そして、３回目のエンジン始動時は、参照用トルク伝達率Ｔｒｎｓが（Ａ×Ｂ／１００）％のときのトルクＴａ・ｂでスタータモータ９を始動する。
【００２７】
換言すれば、ｎ（自然数）回の連続するエンジン始動時にベルト滑りが発生する場合、（ｎ＋１）回目におけるスタータモータ９の始動トルクＴｓは、エンジン始動時の初回からｎ回目までの各回のベルト伝達率Ｔｒｎｓ１を全て乗算した値に応じて算出されることになる。
【００２８】
このようにして求めた参照用トルク伝達率Ｔｒｎｓは、キーＯＦＦ時もトータルコントロールユニット１２で記憶しておき、次回キーＯＮ時には、このバックアップしてある参照用トルク伝達率Ｔｒｎｓを用いてスタータモータ９の始動トルクＴｓを求める。
【００２９】
また、スタータモータ９の始動トルクＴｓが最大始動トルク以下になっている状態で、エンジン始動時にベルト滑りが発生しない場合には、次回のエンジン始動時におけるスタータモータ９の始動トルクＴｓを増加させる。
【００３０】
更に、トルク伝達率Ｔｒｎｓ１が所定のアイドルストップ禁止伝達率αより小さく、かつ参照用トルク伝達率Ｔｒｎｓがトルク伝達率許容値ＴｒｎｓＬｍｔと等しい場合には、以降、車両のアイドルストップを禁止する。
【００３１】
図５は、上述したスタータモータ９の始動トルクＴｓを決定する制御の流れを示すフローチャートであり、１０ｍｓ毎に実行される。
【００３２】
ステップ１（以下に単にＳと表記する）では、バックアップされた参照用トルク伝達率Ｔｒｎｓを用い、始動トルク算出テーブルから始動トルクＴｓを求める。
【００３３】
Ｓ２では、モータコントローラ１３に対して始動トルクＴｓを送信する。
【００３４】
Ｓ３では、エンジン１が既に始動しているかどうかを判定し、始動中（Ｏｎｓｔｒｔ＝１）であればＳ４へ、そうでなければＳ５へ進む（ＯｎＳｔｒｔ＝０）。
【００３５】
Ｓ４では、次回始動トルク更新要求フラグを立て（Ｓｔｃｈｃｋ＝１）、Ｓ６に進み、エンジン回転数Ｎ１とスタータモータ回転数Ｎ２からトルク伝達率Ｔｒｎｓ１を求める。
【００３６】
Ｓ７では、Ｓ６で求めたトルク伝達率Ｔｒｎｓ１が、所定のアイドルストップ禁止判定伝達率αよりも小さく、かつバックアップされたトルク伝達率Ｔｒｎｓがトルク伝達率許容値ＴｒｎｓＬｍｔと等しいか否かを判定し、これら２つの条件を満たしている場合にはＳ８に進みアイドルストップ禁止フラグＮｏＩｄｓｔｐを立て（ＮｏＩｄｓｔｐ＝１）以降のアイドルストップを禁止し、そうでない場合にはＳ９に進む。
【００３７】
Ｓ９では、Ｓ６で求めたトルク伝達率Ｔｒｎｓ１によりベルト滑りが解消されたか、すなわちＴｒｎｓ１が始動中最小伝達率ＴｒｎｓＭｎよりも小さいかどうか判定し、小さい場合にはＳ１０に進み、始動中最小伝達率ＴｒｎｓＭｎをＳ５で求めたトルク伝達率Ｔｒｎｓ１と同値とする。
【００３８】
一方、Ｓ５では、次回始動トルク更新要求フラグＳｔｃｈｃｋの状態を判別し、Ｓｔｃｈｃｋ＝１のときには、Ｓ１１に進む。
【００３９】
Ｓ１１では、Ｓ２にてモータコントローラ１３に送信された始動トルクＴｓにより、ベルト滑りが解消されたか、すなわち始動中最小伝達率ＴｒｎｓＭｎが１００％であるかないか判定し、ＴｒｎｓＭｎ＝１００の場合にはＳ１２に進み、ＴｒｎｓＭｎ≠１００の場合にはＳ１３に進む。
【００４０】
Ｓ１２では、参照用トルク伝達率Ｔｒｎｓに所定の伝達率補正値βを加算した値を、新たなトルク伝達率Ｔｒｎｓとして更新すると共に、次回始動トルク更新要求フラグＳｔｃｈｃｋ＝０とする。
【００４１】
Ｓ１３では、参照用トルク伝達率Ｔｒｎｓに現在の始動中最小伝達率ＴｒｎｓＭｎを乗算した値を新たな参照用トルク伝達率Ｔｒｎｓとして更新し、始動中最小伝達率ＴｒｎｓＭｎ＝１００に更新し、次回始動トルク更新要求フラグＳｔｃｈｃｋ＝０として、Ｓ１４に進む。
【００４２】
Ｓ１４では、Ｓ１３で更新された参照用トルク伝達率Ｔｒｎｓがトルク伝達率許容値ＴｒｎｓＬｍｔよりも小さいか否かを判定し、小さい場合にはＳ１５に進み、トルク伝達率許容値ＴｒｎｓＬｍｔをＳ１３で更新された参照用トルク伝達率Ｔｒｎｓと同値にする。
【００４３】
以上説明したきたように、エンジン始動時のベルト滑りを検知し、ベルト滑りが発生した場合には、次回のエンジン始動時のスタータモータ９の始動トルクＴｓを低下させることによって、ベルト滑りを抑えることができ、ベルト滑りの悪化を抑制することができる。
【００４４】
また、スタータモータ９の始動トルクＴｓを、スタータモータ９とエンジン１との間のトルク伝達率Ｔｒｎｓ１から求められるトルク伝達率Ｔｒｎｓを用いて算出することにより、ベルト滑りを抑えつつエンジン回転の上昇遅れ（始動時間遅れ）を小さくすることができる。
【００４５】
また。ベルト伝達率Ｔｒｎｓ１に応じて、車両のアイドルストップを禁止することによって、ベルト１１が滑る状態で使用を継続することにより、ベルト滑りが大きくなって、エンジン１が再始動不能になることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスタータモータの始動トルク制御装置のシステム構成を示す説明図。
【図２】動力伝達機構を模式的に示す説明図。
【図３】スタータモータのトルク特性を示す説明図。
【図４】始動トルク算出テーブルの特性例を示す説明図。
【図５】スタータモータの始動トルクを決定する制御の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン
３…クランクシャフト
８…クランクプーリ
９…スタータモータ
１０…スタータモータプーリ
１１…ベルト
１２…トータルコントロールユニット
１３…モータコントローラ
１６…エンジンコントロールモジュール

Claims (5)

1. エンジン始動時に、ベルトを介してエンジンに駆動力を伝達するスタータモータの始動トルク制御装置において、
   エンジン始動時に上記ベルトの滑りを検知するベルト滑り検知手段と、
   ベルト滑りが発生したことを記憶する記憶手段と、を有し、
   ベルト滑りが発生した場合には、次回のエンジン始動時におけるスタータモータの始動トルクを低下させることを特徴とするスタータモータの始動トルク制御装置。
2. ベルト滑りが発生した際のスタータモータとエンジンとの間のトルク伝達率が小さくなるほど、次回のエンジン始動時におけるスタータモータの始動トルクを小さくすることを特徴とする請求項１に記載のスタータモータの始動トルク制御装置。
3. ｎ（自然数）回の連続するエンジン始動時に亙ってベルト滑りが発生する場合、（ｎ＋１）回目における上記スタータモータの始動トルクは、連続するエンジン始動時の初回からｎ回目までの各回のベルト伝達率を全て乗算した値に応じて算出されることを特徴とする請求項１または２に記載のスタータモータの始動トルク制御装置。
4. 上記スタータモータの始動トルクが最大始動トルク以下になっている状態で、エンジン始動時にベルト滑りが発生しない場合には、次回のエンジン始動時におけるスタータモータの始動トルクを増加させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスタータモータの始動トルク制御装置。
5. 上記スタータモータは、アイドルストップ車両に搭載されるものであって、スタータモータの始動トルクが予め設定された所定の始動下限トルク以下となってもベルト滑りが発生する場合には、上記エンジンのアイドルストップを禁止することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスタータモータの始動トルク制御装置。

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