JP4179290B2

JP4179290B2 - ハイブリッド車両の電動オイルポンプ駆動制御装置

Info

Publication number: JP4179290B2
Application number: JP2005039805A
Authority: JP
Inventors: 宏樹村田; 功松本; 元一村上; 正浩長江; 智幸小野; 太郎青山; 佳宜橋本; 晃山下; 寛真西岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2025-02-16
Also published as: JP2006226381A

Description

この発明は、エンジン自動停止始動装置を搭載したハイブリッド車両の電動オイルポンプ駆動制御装置に関し、更に詳しくは、エンジン等が正規に起動運転される前に電動オイルポンプを最小限の機会で駆動させ、所定部位に確実にオイルを供給することができるハイブリッド車両の電動オイルポンプ駆動制御装置に関する。

従来より、燃料の節約とエミッションの低減を図るために所定条件下でエンジンを自動停止または始動させる、いわゆるエコラン（エコノミー＆エコロジーランニング）制御がなされる自動車（車両）が提供されている。たとえば、交差点における信号待ち等で車両が停車した場合に、所定の停止条件下でエンジンを自動停止させ、その後、所定の再始動条件下（たとえば、アクセルペダルを踏み込んだとき）でエンジンを再始動させるというエンジン自動停止始動装置を搭載した車両である。

このようなエコラン制御によるエンジン停止状態が所定時間以上継続した時に電動オイルポンプを起動し、エンジン動力を駆動軸に伝達する係合手段に作動油を供給して油圧を確保する技術が公知である（たとえば、特許文献１参照）。

すなわち、この従来技術によれば、エンジンの停止状態が解除され再起動されるのを、エンジン停止時間を計測するカウンタで計測し、そのカウンタ値が予め設定した時間を超えた場合に電動オイルポンプを再駆動することで、エンジン起動時の油圧上昇遅れを回避することが可能である。

特許第３５５１１９２号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、カウンタ計測時間だけでは次回のエンジン起動を予測することは困難であるため、油圧確保のためには定期的に高頻度で電動オイルポンプを駆動する必要があるという課題があった。

また、電動オイルポンプを高頻度で駆動しても、実際にエンジンが起動されない場合には、電動オイルポンプを無駄に働かせ、電力消費量が過大となるとともに、電動オイルポンプの寿命低下を招くという課題があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、エンジン等が正規に起動運転される前に電動オイルポンプを最小限の機会で駆動させ、所定部位に確実にオイルを供給することができるハイブリッド車両の電動オイルポンプ駆動制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項１に係るハイブリッド車両の電動オイルポンプ駆動制御装置は、車両を駆動するエンジンと、前記車両を駆動するモータと、このモータに電力を供給するバッテリと、当該バッテリの充電状態量を推定する充電状態量推定手段と、前記充電状態量推定手段の推定値に基づいてエンジン起動要求出力値を算出するエンジン起動要求出力算出手段とを備え、当該エンジン起動要求出力算出手段が前記バッテリの充電状態量が少ない場合には、多い場合に比べて前記エンジン起動要求出力値を減少させるように構成されているハイブリッド車両の電動オイルポンプ制御装置であって、前記エンジンの自動停止始動制御によって駆動または停止され、潤滑油または作動油として機能するオイルの供給を必要とするオイル被供給装置と、前記オイル被供給装置に前記オイルを供給する電動オイルポンプと、ドライバ車両要求出力に相当するドライバ要求出力を推定する要求出力推定手段と、前記要求出力推定手段によって推定されたドライバ要求出力値が、前記エンジン起動要求出力算出手段によって算出された所定のエンジン起動要求出力値より所定量小さい電動オイルポンプ駆動要求出力値以上となった時に、前記電動オイルポンプを駆動制御する電動オイルポンプ駆動手段と、を備えたことを特徴とするものである。

したがって、この発明によれば、ドライバ要求出力値が電動オイルポンプ駆動要求出力値以上となった時に電動オイルポンプが駆動される。このため、エンジンやトランスミッション等のオイル被供給装置が正規に起動運転される前に正確にこれらにオイルが供給される。この結果、オイル切れもしくはオイル不足によるエンジンやトランスミッション等の作動不良（潤滑不良、油圧作動装置の動作不良）等が未然に抑制される。また、ドライバ要求出力を推定することで、電動オイルポンプを無駄に駆動させることなく最小限の機会で駆動させることができ、電動オイルポンプの寿命の延長、無駄な消費電力の低減等を図ることができる。

また、この発明によれば、バッテリの充電状態量に基づいて算出される所定のエンジン起動要求出力に応じて電動オイルポンプを駆動することにより、バッテリの充電状態量が小さくなりエンジンを早期に起動して回生運転したい場合においても、事前に電動オイルポンプを駆動することができるので、エンジン起動に先立ってオイルを確実に所定部位に供給することができる。

また、この発明の請求項２に係る車両の電動オイルポンプ駆動制御装置は、請求項２に記載の発明において、更に前記電動オイルポンプ駆動要求出力値を補正する補正手段を備え、当該補正は、車速が低い時に比べ車速が高い時の方が、より低い前記ドライバ要求出力値で前記電動オイルポンプを駆動することを特徴とするものである。

たとえば、モータのみで走行している状態（ＥＶ走行状態）からエンジンを起動する場合であって車速を若干上げたい（車両駆動力を増大したい）場合、現時点の車速が高い時には車速が低い時に比べて走行負荷が急激に増大するため、電動オイルポンプ駆動要求出力値を補正前の値よりも大きく補正することで、エンジンが容易に起動し易くなる。

すなわち、車速が低い時に比べ車速が高い時の方が、低いドライバ要求出力で電動オイルポンプを駆動することができるため、少しでも早期に電動オイルポンプを駆動することができる。この結果、低車速時から高車速時まで、エンジンが起動される前に電動オイルポンプの駆動時間を十分稼ぐことができ、オイル吐出量を確保することができる。

この発明に係る車両の電動オイルポンプ駆動制御装置（請求項１）によれば、オイル被供給装置が正規に起動運転される前に正確にこれらにオイルを供給することができるので、オイル切れもしくはオイル不足によるオイル被供給装置の作動不良等を未然に抑制することができる。また、ドライバ要求出力を推定することで、電動オイルポンプを無駄に駆動させることなく最小限の機会で駆動させることができ、電動オイルポンプの寿命の延長、無駄な消費電力の低減等を図ることができる。

また、この発明に係る車両の電動オイルポンプ駆動制御装置（請求項１）によれば、バッテリの充電状態量に基づいて算出される所定のエンジン起動要求出力に応じて電動オイルポンプを駆動するので、バッテリの充電状態量が小さくなってエンジンを早期に起動して回生運転する場合においても、事前に電動オイルポンプを駆動することができ、エンジン起動に先立ってオイルを確実に所定部位に供給することができる。

また、この発明に係る車両の電動オイルポンプ駆動制御装置（請求項２）によれば、車速が低い時に比べ車速が高い時の方が、低いドライバ要求出力で電動オイルポンプを駆動することができるため、少しでも早期に電動オイルポンプを駆動することができ、駆動時間を十分稼ぐことでオイル吐出量を確保することができる。

以下に、この発明に係るハイブリッド車両の電動オイルポンプ駆動制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この発明をディーゼルハイブリッド車両に適用した例について説明するが、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

先ず、ディーゼルハイブリッド車両の概略構成について図２に基づいて説明する。ここで、図２は、ディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。図２に示すように、ディーゼルハイブリッド車両１０には、走行駆動源としてのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと記す）１１が設けられている。

このエンジン１１は、後述するＭＭＴ１２等とともに、図示しないエンジン自動停止始動装置によって駆動または停止され、エコラン制御可能に構成されており、潤滑油または作動油として機能するオイルの供給を必要とするオイル被供給装置である。

これらエンジン１１等のオイル被供給装置は、エンジン１１に設けられた電動オイルポンプ１１ａによって必要時に所定量のオイルが各部に供給されるようになっている。この電動オイルポンプ１１ａは、後述するようにエコラン時やＥＶ走行時等、エンジン１１が正規に起動運転される直前に駆動され、オイルを所定部位に供給できるように構成されている。

また、エンジン１１で発生する駆動力は、自動変速可能な有段変速機（以下、ＭＭＴ（マルチモードマニュアルトランスミッション）と記す）１２、ディファレンシャルギヤ１５およびドライブシャフト１４を介して駆動輪１３に伝達されるようになっている。

このＭＭＴ１２は、走行状態に応じてギヤ段の変速操作をアクチュエータで電気的に自動制御するものである。エンジン１１とＭＭＴ１２間には、動力伝達の接離を行うクラッチ１２ａが備えられており、走行状態に応じて接離操作をアクチュエータで電気的に自動制御されるようになっている。

また、駆動系歯車装置（ギヤトレーン）を一体化したモータジェネレータ（モータ）１７は、インバータ１９を介し、充放電可能な二次電池であるバッテリ２０と接続され、走行駆動源であるモータとして機能する力行運転モードと、発電機として機能する回生運転モードとの２つの運転状態をとり得るように構成されている。

このモータジェネレータ１７は、力行運転モードではバッテリ２０からの電力供給を受けて、ドライブシャフト１４を駆動するための動力を発生する。これにより、変速時には変速アシストを行うことができ、加速時には加速アシストを行うことができる。また、モータジェネレータ１７は、回生運転モードでは、エンジン１１あるいはドライブシャフト１４から伝達される駆動力を電力に変換し、バッテリ２０を充電する。

なお、モータジェネレータ１７が力行運転モードあるいは回生運転モードのいずれかで運転されるかは、バッテリ２０の充電状態量ＳＯＣ（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）を勘案して決定される。このバッテリ充電状態量ＳＯＣは、所定のバッテリ状態モニタコンピュータ（充電状態量推定手段）で演算され、推定されるようになっている。

以上のように構成されたディーゼルハイブリッド車両１０は、図示しない電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）によって、図示しない車速センサやアクセル開度センサ等、各種センサからの出力情報に基づいて以下のように基本制御され、種々の状態で走行することができる。

ディーゼルハイブリッド車両１０が走行負荷の小さい低速定常走行の状態では、エンジン１１を停止したまま、モータジェネレータ１７を力行することにより走行（ＥＶ走行）する。そして、走行開始後にディーゼルハイブリッド車両１０が所定の速度もしくは負荷に達すると、別途設けられたスタータを用いてエンジン１１をクランキングして始動し、当該エンジン１１を用いた運転に移行する。

また、加速等の走行負荷の大きい運転時には、通常は、エンジン１１がドライブシャフト１４の要求動力（ドライバ車両要求出力）に相当するドライバ要求出力Ｐｅを発生するように運転される。このとき、エンジン１１の出力のほぼすべてがドライブシャフト１４に伝えられる。

また、バッテリ充電状態量ＳＯＣが予め定められた基準値以下に低下している場合には、エンジン１１がドライブシャフト１４の要求出力以上の出力で運転され、その余剰動力の一部はモータジェネレータ１７によって電力として回生され、バッテリ２０の充電に利用される。そして、エンジン１１の出力トルクが不足する場合には、バッテリ充電状態量ＳＯＣに応じてモータジェネレータ１７によって不足分のトルクがアシストされ、必要トルクが確保される。

以上が本発明に係るディーゼルハイブリッド車両１０の基本構成および基本制御動作である。

つぎに、電動オイルポンプ１１ａの制御動作について図１に基づいて図２〜図５を参照しつつ説明する。ここで、図１は、電動オイルポンプの制御動作を示すフローチャート、図３は、ドライバ要求出力Ｐｅの特性例を示すマップ、図４は、バッテリ充電状態量ＳＯＣに応じてエンジン起動要求出力Ｐｅｇｓｔａを算出するためのマップ、図５は、電動オイルポンプ駆動要求出力Ｐｏｄを車速に応じて補正する補正係数Ｋの特性を示すマップである。

本制御は、エコラン制御時やＥＶ走行時に、停止しているエンジン１１が正規に起動されるのに先だって電動オイルポンプ１１ａを最小限の機会で駆動し、エンジン１１やＭＭＴ１２等にオイルを供給できるようにしたものであり、上記ＥＣＵによって実行されるものである。

したがって、上記ＥＣＵは、電動オイルポンプ１１ａを駆動制御する電動オイルポンプ駆動手段、ドライバ要求出力Ｐｅを推定する要求出力推定手段、バッテリ充電状態量ＳＯＣに基づいてエンジン１１の起動要求出力Ｐｅｇｓｔａを算出するエンジン起動要求出力算出手段、電動オイルポンプ１１ａの駆動要求出力Ｐｏｄを補正する補正手段としても機能する。

図１に示すように、先ず、現時点でのエンジン１１の回転数ＮＥを読み込む（ステップＳ１０）。そして、そのエンジン回転数ＮＥに基づいてエンジン１１が停止中（燃料供給
が行われていない状態）であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。たとえば、エンジン回転数ＮＥが５０ｒｐｍ以下なら、エコラン中またはＥＶ走行中であり、エンジン１１が停止していると判断することができる。

エンジン１１が停止中であるならば（ステップＳ１１肯定）、アクセル開度と車速に応じて決定されるドライバ要求出力Ｐｅを、図３に示すマップから読み込む（ステップＳ１２）。このドライバ要求出力Ｐｅは、図３に示すように、車速が高いほど、アクセル開度が大きいほど、大きな値が算出される。

また、エンジン１１を起動させる時の閾値であるエンジン起動要求出力Ｐｅｇｓｔａを図４に示すマップ（図示例では特性を示してある）から読み込む（ステップＳ１２）。このエンジン起動要求出力Ｐｅｇｓｔａは、図４に示すように、バッテリ充電状態量ＳＯＣに基づいて算出される。すなわち、バッテリ充電状態量ＳＯＣが小さい時ほどエンジン起動要求出力Ｐｅｇｓｔａは小さく設定され、バッテリ充電状態量ＳＯＣが大きい時ほどエンジン起動要求出力Ｐｅｇｓｔａは大きく設定される。

これにより、バッテリ充電状態量ＳＯＣが小さくなっているためにエンジン１１を早期に起動してバッテリ２０を充電（回生運転）したい場合には、エンジン起動要求出力Ｐｅｇｓｔａが小さく設定されるので、後述するステップＳ１３に示す関係式における電動オイルポンプ駆動要求出力Ｐｏｄ（＝Ｐｅｇｓｔａ−ｗ）が小さく設定される。この結果、エンジン１１が早期に起動される場合にも、これに先立って電動オイルポンプ１１ａを駆動することができ、オイルを確実に所定部位に供給することができる。

上述したように、エンジン１１の起動に先立ってオイルを確実に所定部位に供給するためには、エンジン１１が起動されるタイミングを推定し、その直前に電動オイルポンプ１１ａを駆動することが望ましい。このエンジン１１が起動されるタイミングは、ドライバ要求出力Ｐｅがエンジン起動要求出力Ｐｅｇｓｔａを所定量超えたと判断される時とすることができる。

そこで、エンジン起動要求出力Ｐｅｇｓｔａより所定量ｗだけ小さい出力（Ｐｅｇｓｔａ−ｗ）を、電動オイルポンプ１１ａを起動させる時の閾値である電動オイルポンプ駆動要求出力Ｐｏｄとする。この所定量ｗは、予め定められた一定の出力値であり、たとえば３ｋＷ等とすることができる。

また、この電動オイルポンプ駆動要求出力Ｐｏｄは、車速に応じてつぎのように補正している。すなわち、補正後の所定量ｗを、
補正後の所定量ｗ＝（補正前の所定量ｗ）×補正係数Ｋ
なる関係式で示すと、図５に示すように、車速が低い場合には、補正係数Ｋの値を小さく設定して電動オイルポンプ駆動要求出力Ｐｏｄが補正前の値よりも大きくなるように補正する一方、車速が高い場合には、補正係数Ｋの値を大きく設定して電動オイルポンプ駆動要求出力Ｐｏｄが補正前の値よりも小さくなるように補正する。

これにより、たとえばＥＶ走行状態からエンジン１１を起動する場合であって車速を若干上げたい（車両駆動力を増大したい）場合、現時点の車速が高い時には車速が低い時に比べて走行負荷が急激に増大するため、電動オイルポンプ駆動要求出力Ｐｏｄを補正前の値よりも小さく補正することで電動オイルポンプ１１ａを早期に起動し易くなる。

この結果、低車速時から高車速時まで、エンジン１１が起動される前に電動オイルポンプ１１ａの駆動時間を十分稼ぐことができ、オイル吐出量を確保することができる。

そして、現時点のドライバ要求出力Ｐｅが、上記のように算出された電動オイルポンプ駆動要求出力Ｐｏｄ以上となっていれば（ステップＳ１３肯定）、電動オイルポンプ１１ａを起動すべきタイミングであると判断できるので、電動オイルポンプ１１ａを起動し（ステップＳ１４）、本制御ルーチンを終える。

一方、現時点のドライバ要求出力Ｐｅが、電動オイルポンプ駆動要求出力Ｐｏｄ以上となっていないならば（ステップＳ１３否定）、まだエンジン１１は起動されず、電動オイルポンプ１１ａを起動すべきタイミングでないと判断できるので、電動オイルポンプ１１ａを停止したままとし（ステップＳ１５）、本制御ルーチンを終える。

以上のように、本実施例によれば、エンジン１１やＭＭＴ１２等が正規に起動運転される前にこれらにオイルを供給することができる。この結果、オイル切れもしくはオイル不足によるエンジン１１やＭＭＴ１２等の作動不良（潤滑不良、油圧作動装置の動作不良）等を未然に抑制することができる。特に、ＥＶ走行が長時間行われた時には、潤滑不良や油圧不足が発生し易いため、本実施例の効果は極めて大きい。

また、ドライバ要求出力Ｐｅを推定することで、電動オイルポンプ１１ａを無駄に駆動させることなく最小限の機会で駆動させることができ、電動オイルポンプ１１ａの寿命の延長、無駄な消費電力の低減等を図ることができる。

更に、エンジン回転数に比例して動作する従来の機械式オイルポンプに比べて、電動オイルポンプ１１ａはエンジン回転数によらずオイル吐出量を任意に制御できる。したがって、エンジン１１が起動する直前に重点的にオイル吐出量を多めに設定し、その後はオイル吐出量を減らすことができる等、オイル供給量の自由度を増すことができる。

なお、上記実施例においては、図１のステップＳ１３における関係式から分かるように、ドライバ要求出力Ｐｅとエンジン起動要求出力Ｐｅｇｓｔａの差に基づいて電動オイルポンプ１１ａの駆動タイミングを判断したが、これに限定されず、たとえば両者の変化率（単位時間当たりのアクセル踏み込み量等）に基づいて判断してもよい。

また、本発明を適用するオイル被供給装置としては、上述したエンジン１１、ＭＭＴ１２等に限定されず、潤滑油または作動油として機能するオイルの供給を必要とするものであれば、いかなるものであってもよい。

また、上記実施例においては、本発明をディーゼルハイブリッド車両１０に適用した例を示したが、これに限定されず、エンジン自動停止始動装置を搭載した車両であればよく、その他のハイブリッド車両に適用してもよい。

また、上記実施例においては、ＭＭＴ１２を備えたディーゼルハイブリッド車両１０について本発明を適用して説明したが、これに限定されず、連続無段変速機（ＣＶＴ）や自動変速機（ＡＴ）、手動変速機（ＭＴ）を備えた車両に適用してもよい。

また、上記実施例においては、エンジン１１等のオイル被供給装置へのオイル供給を電動オイルポンプ１１ａのみによって行うものとして説明したが、これに限定されず、エンジン１１の回転数に比例して動作する従来の機械式のオイルポンプを併用してもよい。

以上のように、この発明に係るハイブリッド車両の電動オイルポンプ駆動制御装置は、エンジンの自動停止始動制御によって駆動または停止され、電動オイルポンプによりオイル供給されるエンジンやトランスミッション等を備えた車両に有用であり、特に、エンジン等が正規に起動運転される前に電動オイルポンプを最小限の機会で駆動させ、所定部位に確実にオイルを供給する車両に適している。

電動オイルポンプの制御動作を示すフローチャートである。ディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。ドライバ要求出力Ｐｅの特性例を示すマップである。バッテリ充電状態量ＳＯＣに応じてエンジン起動要求出力Ｐｅｇｓｔａを算出するためのマップである。電動オイルポンプ駆動要求出力Ｐｏｄを車速に応じて補正する補正係数Ｋの特性を示すマップである。

符号の説明

１０ディーゼルハイブリッド車両（ハイブリッド車両）
１１ディーゼルエンジン（オイル被供給装置）
１１ａ電動オイルポンプ
１２ＭＭＴ（オイル被供給装置）
１７モータジェネレータ（モータ）
２０バッテリ
ＳＯＣバッテリ充電状態量
Ｋ補正係数
Ｐｅドライバ要求出力
Ｐｅｇｓｔａエンジン起動要求出力
Ｐｏｄ電動オイルポンプ駆動要求出力
ｗ所定量

Claims

車両を駆動するエンジンと、前記車両を駆動するモータと、このモータに電力を供給するバッテリと、当該バッテリの充電状態量を推定する充電状態量推定手段と、前記充電状態量推定手段の推定値に基づいてエンジン起動要求出力値を算出するエンジン起動要求出力算出手段とを備え、当該エンジン起動要求出力算出手段が前記バッテリの充電状態量が少ない場合には、多い場合に比べて前記エンジン起動要求出力値を減少させるように構成されているハイブリッド車両の電動オイルポンプ制御装置であって、
前記エンジンの自動停止始動制御によって駆動または停止され、潤滑油または作動油として機能するオイルの供給を必要とするオイル被供給装置と、
前記オイル被供給装置に前記オイルを供給する電動オイルポンプと、
ドライバ車両要求出力に相当するドライバ要求出力を推定する要求出力推定手段と、
前記要求出力推定手段によって推定されたドライバ要求出力値が、前記エンジン起動要求出力算出手段によって算出された所定のエンジン起動要求出力値より所定量小さい電動オイルポンプ駆動要求出力値以上となった時に、前記電動オイルポンプを駆動制御する電動オイルポンプ駆動手段と、
を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の電動オイルポンプ駆動制御装置。
更に前記電動オイルポンプ駆動要求出力値を補正する補正手段を備え、
当該補正は、車速が低い時に比べ車速が高い時の方が、より低い前記ドライバ要求出力値で前記電動オイルポンプを駆動することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の電動オイルポンプ駆動制御装置。