JP4246452B2

JP4246452B2 - Hybrid vehicle

Info

Publication number: JP4246452B2
Application number: JP2002219672A
Authority: JP
Inventors: 力道岡; 俊弘炭谷; 裕親下永吉; 稔吉田; 隆志栗本
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2022-07-29
Also published as: JP2004060522A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと、電動モータと、エンジン始動要求があると前記電動モータの駆動力により前記エンジンを始動させるエンジン始動処理を実行する制御手段とを備えたハイブリッド車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記構成のハイブリッド車両においては、上述したように電動モータの駆動力によりエンジンを始動させるエンジン始動処理を実行する構成となっているが、このエンジン始動処理を実行する場合において、エンジンが始動していることを判別するための構成として、従来では、例えば、特開２０００−１８６６５４号公報に示される構成のものがあった。
【０００３】
つまり、エンジンを電動モータの駆動力により始動させる場合、エンジンの実回転速度が始動用目標回転速度に近づくように電動モータに対する電流指令値を求め、その電流指令値を電動モータに通電して電動モータを回転させてエンジンを始動させるように構成され、前記電流指令値が、零あるいは零に近い値として設定された基準値以下になったことが検出されると、その時点から設定時間が経過した後において、エンジンの実回転速度が完爆判定用の回転速度以上になったことを判別すると、その時点でエンジンが始動したと判別する構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来構成においては、電動モータに対する電流指令値が前記基準値以下になったか否かを判断した後、それから更に設定時間が経過した後において、エンジンの実回転速度が完爆判定用の回転速度以上になったか否かに基づいてエンジンの始動を判別するようになっているので、エンジン始動処理を開始してからエンジンの始動判別が行われるまでの間に時間が長くかかることになり、ハイブリッド車両においては、このようにエンジンの始動判別が行われるまでに時間が長くかかると、次のような不都合が生じるおそれがあった。
【０００５】
例えば、パラレル型のハイブリッド車両においては、要求される走行駆動力が比較的小さい低速走行時等においては、エンジンが運転停止状態になっている場合があるが、このときアクセル操作具が踏み込み操作され加速操作が行われると、要求される走行駆動力が大きくなりエンジンを始動させる必要が生じる。このような場合において、エンジンの始動判別が行われるまでに時間が長くかかると、アクセル操作具の踏み込み操作が行われてエンジンの始動要求があったときから実際に加速されるまでの間に時間遅れが生じて操作者が違和感を感じるおそれがある。
【０００６】
車両が走行停止してエンジンが作動停止している状態から車両の走行を開始するとき、走行開始と同時にエンジンを始動させる必要があるような場合においても同様に、アクセル操作具の踏み込み操作が行われてエンジンの始動要求があったときからエンジンが始動して車両が発進するまでの間に時間遅れが生じて操作者が違和感を感じるおそれがある。
【０００７】
又、ハイブリッド車両においては、エンジンが作動しているときに電動モータを回生状態にして発電を行い、その発電電力にてバッテリーを充電する構成となっているのが一般的であるが、上記したようなエンジン始動処理を行うと、大きな駆動力を必要とするので多くの電力を消費することになるが、エンジンの始動判別が行われるまでに時間が長くかかると、それだけ電力消費量が必要以上に多くなるという不都合もある。
【０００８】
本発明はかかる点に着目してなされたものであり、その目的は、エンジンの始動要求があったときからエンジンの始動判別が行われるまでの時間を極力短くして上記したような不都合を解消することが可能となるハイブリッド車両を提供する点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のハイブリッド車両は、エンジンと、電動モータと、エンジン始動要求があると前記電動モータの駆動力により前記エンジンを始動させるエンジン始動処理を実行する制御手段とを備えたハイブリッド車両であって、前記電動モータの実回転速度を検出する回転速度検出手段が備えられ、前記制御手段が、前記エンジン始動処理において、前記回転速度検出手段にて検出される前記電動モータの実回転速度を予め設定されるエンジン始動用の目標回転速度に近づけるように、比例要素のみを用いる比例制御により前記電動モータの動作を制御し、且つ、比例制御により前記電動モータの動作を制御しているときに、前記回転速度検出手段にて検出される前記電動モータの実回転速度が、前記エンジン始動用の目標回転速度以上で且つ前記エンジンが始動したときの回転速度よりも低い値に設定された始動判定用回転速度よりも高くなると、前記エンジンが始動したと判別するよう構成されていることを特徴とする。
【００１０】
すなわち、エンジン始動要求があると電動モータの駆動力によりエンジンを始動させるエンジン始動処理を実行するのであるが、そのとき、制御手段は、回転速度検出手段にて検出される電動モータの実回転速度をエンジン始動用の目標回転速度に近づけるように、それらの偏差に対する比例要素のみを用いる比例制御により電動モータの動作を制御する。エンジン始動用の目標回転速度は、エンジンを始動させるのに適した回転速度としてエンジンの仕様等を考慮して予め設定されている。
そして、回転速度検出手段にて検出される電動モータの実回転速度が、エンジン始動用の目標回転速度以上の値に設定された始動判定用回転速度よりも高くなると、エンジンが始動したと判別するのである。尚、この始動判定用回転速度は、エンジンの特性に応じて実験結果等に基づいて適正な値が設定されることになる。
【００１１】
ここで、電動モータの動作について検討を加えると、例えば、図４に示すように、電動モータの実回転速度Ｎｘはエンジン始動用の目標回転速度Ｎｓ１に近づくように増大していくことになるが、上記したように比例制御を行うので、エンジン１が始動していない状態が継続している場合には、図４のラインＬ１に示すように、電動モータの実回転速度Ｎｘは、エンジン始動用の目標回転速度Ｎｓ１を超えるようなオーバーシュート現象を発生することはないが、定常状態では、エンジン始動用の目標回転速度Ｎｓ１を下回り定常偏差ΔＮを有する状態で安定してしまうことになる。これに対して、電動モータの実回転速度がエンジン始動用の目標回転速度に近づいたときに、エンジンが始動すると、エンジンが駆動力を発揮する状態となるので、電動モータの実回転速度Ｎｘが、図４のラインＬ２に示すように、エンジンの駆動力によってエンジン始動用の目標回転速度Ｎｓ１を越えて大きく上昇して、前記始動判定用回転速度Ｎｓ２よりも高い状態になる。
【００１２】
つまり、エンジン１が始動してなければ電動モータの実回転速度が始動判定用回転速度よりも高い状態になることはなく、エンジンが始動すると電動モータの実回転速度が始動判定用回転速度よりも高い状態になるので、電動モータの実回転速度が始動判定用回転速度よりも高くなることによりエンジンの始動を判別することができるのである。
【００１３】
尚、実回転速度をエンジン始動用の目標回転速度に近づけるように電動モータの動作を制御する場合、比例制御（Ｐ制御）に代えて、偏差に対する比例要素だけでなく積分要素を加味した比例積分制御（ＰＩ制御）や更に微分要素も加味した比例微分積分制御（ＰＩＤ制御）にて実行することも可能であるが、このように積分要素を加味した制御を行うと、例えば図７に示すように、比例制御のような定常偏差は発生しないが、電動モータの実回転速度Ｎｘがエンジン始動用の目標回転速度Ｎｓ１を超えるオーバーシュート現象が発生するので、実回転速度が前記始動判定用回転速度よりも高くなったか否かにより、エンジンの始動を判別するようにしても誤判別するおそれが大となる。
これに対して、比例制御によって電動モータを制御することで、このような誤判別するおそれが少ない状態で適正にエンジンの始動判別を行うことが可能となるのである。
【００１４】
このように、電動モータの回転速度の制御を行うために検出する実回転速度の検出情報に基づいて、その電動モータの実回転速度が始動判定用回転速度よりも高くなると、エンジンが始動したと判別するので、従来技術のような複雑な処理や余計な待ち時間がなく、エンジンを始動開始してからエンジンの始動判別が行われるまでの経過時間を短かくすることが可能となる。
【００１５】
しかも、電動モータの回転速度は、エンジンの回転に伴う駆動トルクや電動モータの発生トルクが積分されて平滑化された情報として得られるので、例えば、電動モータの電流値や電圧値等に基づいて制御を行うものに比べて、エンジンのトルク脈動や電動モータの過渡応答による瞬時的なトルク変動などのノイズによる影響を受け難く、このようなノイズに起因して誤検出を起こすおそれが少ないので、エンジン始動を精度よく検出することができる。
【００１６】
従って、請求項１に記載の構成によれば、エンジンの始動要求があったときからエンジンの始動判別が行われるまでの時間を極力短くして、加速時や車両の発進時における動作遅れによる操作上の違和感を解消することができるとともに、電力消費量が必要以上に多くなるといった不都合を解消することが可能となるハイブリッド車両を提供できるに至った。
【００１７】
請求項２に記載のハイブリッド車両は、請求項１において、車両走行時には常に前記エンジンが駆動状態となることを条件として、エンジンの駆動回転を停止させるためのエンジン停止条件が予め設定されており、前記制御手段が、前記エンジン停止条件が満たされたことを判別すると、前記エンジンの駆動を停止させるように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
すなわち、制御手段は、エンジン停止条件が満たされたことを判別すると、エンジンの駆動を停止させ、エンジン始動要求があるとエンジン始動処理を実行することになるが、前記エンジン停止条件としては、車両走行時には常にエンジンが駆動状態となることを条件としているので、例えば、車両が停止してエンジンが駆動停止している状態から車両を発進させるときは、エンジンを始動させながら車両を発進させることになる。
【００１９】
従って、車両を発進させるためにアクセル操作具を踏み込み操作して、そのことによってエンジン始動要求がありエンジン始動処理を実行するような場合に、アクセル操作具を踏み込み操作してからエンジンが始動して車両が発進するまでの遅れ時間を極力少なくすることができ、請求項１を実施するのに好適な手段が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るハイブリッド車両について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ハイブリッド車両は、走行駆動用のエンジン１、及び、このエンジン１の出力軸１ａに直結された走行駆動用の電動モータ２を備えて、これらの動力により走行装置としての左右の車輪３を駆動して走行するように駆動ユニットＫＵが構成されている。前記電動モータ２は、エンジン１の出力軸１ａにロータ２ａが同一軸芯で一体回動するように連結され、そのロータ２ａの外周部を囲うステータ２ｂが位置固定状態で図示しない車体支持部に支持される構成となっている。
【００２１】
そして、この電動モータ２は、エンジン１の作動が停止している状態においてその出力軸１ａに対して駆動力を与えてエンジン１を始動させるように構成され、且つ、エンジン１が始動した後は、出力軸１ａに対してエンジン回転方向と同方向の駆動力を与えてトルクアシストを行うアシスト状態と、前記出力軸１ａから駆動力が与えられて発電する回生状態とに切り換え可能に構成されている。つまり、駆動ユニットＫＵに対して要求される駆動力に対してエンジン１が高効率状態で運転するときの動力では不足するときに、電動モータ２が、エンジン１にて回転駆動される出力軸１ａに対してその回転方向と同一方向に回転トルクを出力させる、いわゆる力行状態に切り換えることで、所望の走行駆動力を出力しながらエンジン１が高効率状態で運転して低燃費状態となるように、エンジン１の出力に対する動力の補助つまりトルクアシストを行うことができる構成となっている。又、エンジン１の出力に余裕があるときは、電動モータ２が回生状態となって、出力軸1ａから駆動力が与えられて発電して得られた回生電力をバッテリー４に充電することができる構成となっている。
【００２２】
前記駆動ユニットＫＵの動力は、走行クラッチ５を介してトランスミッション６に伝えられ、このトランスミッション６内部の図示しないギア式の変速機構により変速された後に差動機構７を介して左右の車輪３に伝えられる構成となっている。
【００２３】
次に、このハイブリッド車両における走行駆動用の制御構成について説明する。
図２にも示すように、車両全体の動作を統括して管理する車両制御部８、この車両制御部８からの制御情報に基づいて前記電動モータ２の動作を制御するモータ制御部９、車両制御部８からの制御情報に基づいて前記エンジン１の出力、具体的には、電子スロットル弁１０のスロットル開度及びインジェクタ１１による燃料噴射量を自動調節するエンジン制御部１２夫々が備えられ、アクセル操作具１３の操作量を検出するポテンショメータ式のアクセル操作量検出センサＳ１、ブレーキ操作具１４が踏み込み操作されているか否かを検出するスイッチ式のブレーキ操作検出センサＳ２、電動モータ２の回転速度を検出する回転速度検出手段としての回転速度センサＳ３、及び、車輪３の車軸の回転速度に基づいて車速を検出する車速センサＳ４等による各種の検出情報が車両制御部８に入力される構成となっている。前記電動モータ２並びに前記各制御部９，１２に対する駆動電力はバッテリー４から供給され、このバッテリー４は後述するように電動モータ２からの発電電力によって充電される構成となっている。
【００２４】
前記ブレーキ操作具１４により機械式制動手段ＫＳを作動させて機械的な制動力を発生させるための構成について説明を加えると、運転者の足踏み操作にてブレーキ操作具１４が操作されると、その足踏み操作力に対応させて制動用の油圧操作力を発生させる周知構成のマスターシリンダ１５が備えられ、このマスターシリンダ１５から作動油供給路１５ａを通して出力される油圧操作力にて前記車輪３の近傍に設けられた摩擦式の制動装置１６を作動させて車体を制動させる構成となっている。このような機械式制動手段ＫＳは、ブレーキ操作具１４に対する運転者の操作力が大きくなるほど、その油圧操作力、すなわち、機械的な制動力が大となるように変更調節自在に構成されている。
【００２５】
前記車両制御部８は、アクセル操作量検出センサＳ１の検出情報および車速センサＳ４の検出情報等の走行用の駆動力調整情報に基づいて、駆動ユニットＫＵに対して要求される要求駆動力を演算して求め、駆動ユニットＫＵがその要求駆動力を出力するように、エンジン１及び電動モータ２の作動を制御すべく、モータ制御部９およびエンジン制御部１２に制御情報を指令するようになっている。つまり、アクセル操作具１３が踏み込み操作された状態で車両が走行している場合には、大きい要求駆動力が必要であるから、そのときの車速に応じて必要とされる要求駆動力が演算にて求められ、エンジン１の出力を調整するとともに、エンジンの出力では駆動力が不足するときは、電動モータ２によりエンジン１にて回転駆動される出力軸１ａに対してその回転方向と同一方向に回転トルクを出力させることでトルクアシストを行うように作動を制御するよう構成されている。
又、アクセル操作具１３の操作が解除されて要求駆動力が小さい場合、あるいは、ブレーキ操作具１４が操作され、車速を減速させるような場合には、回生制動力を出力するように電動モータ２の作動を制御するよう構成されている。このとき、電動モータ２は発電機として機能し、発電した電力はバッテリー４に充電される構成となっている。
【００２６】
走行クラッチ５を切り操作して車両の走行を停止させているような場合においては、車両走行用の駆動力は不要であるから、基本的には、エンジン１は燃料供給が停止されて作動を停止することになる。但し、車両の走行を停止してエンジン１が作動を停止しているときに、バッテリー４の充電量が設定量以下にまで低下してバッテリー４を充電する必要があるような場合には、走行クラッチ５を切り操作した状態でエンジン１を作動させてエンジン１の動力を電動モータ２の回生制動による発電に利用して、発電した電力をバッテリー４に充電するようになっている。バッテリー４を充電する必要があると判断した場合に、そのとき既にエンジン１が作動停止していれば、車両制御部８がエンジン始動要求があると判断して、車両制御部８は、電動モータ２による駆動力にてエンジン１を始動させるべくモータ制御部９およびエンジン制御部１２にエンジン始動用の指令情報を指令する構成となっている。
又、車両を停止している状態から発進させるために、アクセル操作具１３が踏み込み操作され要求駆動力が大きくなったような場合においても同様に、車両制御部８がエンジン始動要求があると判断して、車両制御部８は、電動モータ２による駆動力にてエンジン１を始動させるべくモータ制御部９およびエンジン制御部１２にエンジン始動用の指令情報を指令する構成となっている。
【００２７】
従って、車両制御部８、モータ制御部９、および、エンジン制御部１２の夫々により、エンジン始動要求があると電動モータ２の駆動力によりエンジン１を始動させるエンジン始動処理を実行する制御手段Ｈが構成されている。
そして、この制御手段Ｈは、前記エンジン始動処理において、回転速度センサＳ３にて検出される電動モータ２の実回転速度を予め設定されるエンジン始動用の目標回転速度に近づけるように、比例制御により電動モータ２の動作を制御し、且つ、回転速度センサＳ３にて検出される電動モータ２の実回転速度が、エンジン始動用の目標回転速度以上の値に設定された始動判定用回転速度よりも高くなると、エンジン１が始動したと判別するよう構成されている。
【００２８】
又、上記したように、このハイブリッド車両においては、車両走行時には常にエンジン１が駆動状態となることを条件として、エンジン１の駆動回転を停止させるためのエンジン停止条件が予め設定されており、制御手段Ｈが、エンジン停止条件が満たされたことを判別すると、エンジン１の駆動を停止させ、且つ、エンジン始動要求があると電動モータ２の駆動力によりエンジン１を始動させるエンジン始動処理を実行するように構成されている。
説明を加えると、上記構成のハイブリッド車両においては、車両が走行停止してバッテリー４の充電量が設定量以上であることがエンジン停止条件であり、車両を停止状態から走行すべく発進させるとき、および、車両走行停止中にバッテリー４の充電量が設定量以下になっているときにエンジン始動が要求される構成となっている。
【００２９】
次に、制御手段Ｈによるエンジン始動処理についてフローチャートに基づいて説明する。
図３に示すように、上述したように、車両を発進させるとき、あるいは、走行停止中にバッテリー４の充電量が設定量以下になっているときにおいて、エンジン始動要求があると、エンジン１を始動させるべく電動モータ２を力行状態にして駆動開始する（ステップ１，２）。そして、回転速度センサＳ３にて検出される電動モータ２の実回転速度Ｎｘがエンジン始動用の目標回転速度Ｎｓ１に近づくように、比例制御により電動モータ２の動作を制御する（ステップ３）。具体的には、電動モータ２の駆動電圧に対する制御指令値を、実回転速度Ｎｘとエンジン始動用の目標回転速度Ｎｓ１との偏差に対して比例定数を掛けた比例要素に対応する指令値として逐次求め、その指令値に対応する駆動電圧をモータ制御部９が電動モータ２に供給するように動作制御する構成となっている。
【００３０】
このような比例制御を行うことによりエンジン１のクランク軸が回転することになるが、そのとき、例えばエンジン１を始動させるのに適した速度にまで上昇すると、エンジン１に燃料供給を開始するとともに始動に適したスロットル開度に調整するべく、電子スロットル弁１０のスロットル開度及びインジェクタ１１による燃料噴射量を自動調節する処理を実行する（ステップ４）。
【００３１】
そして、図４に示すように、回転速度センサＳ３にて検出される電動モータ２の実回転速度Ｎｘがエンジン始動用の目標回転速度Ｎｓ１以上の値に設定された始動判定用回転速度Ｎｓ２よりも高くなり、その高い状態が設定時間ｔｓ（例えば１００ｍｓｅｃ）以上継続すると、エンジン１が始動したものとして始動判定処理を行う（ステップ５，６，７）。このとき、実回転速度Ｎｘが始動判定用回転速度Ｎｓ２よりも高くない場合、および、実回転速度Ｎｘが始動判定用回転速度Ｎｓ２よりも極短時間（１００ｍｓｅｃより短い時間）だけ高くなるが、その後、低い値に戻るような場合には、エンジンが未だ始動していないものと判断する。極短時間（１００ｍｓｅｃより短い時間）だけ高くなる場合にエンジン１が未だ始動していないものと判断するのは、ノイズによる誤検出を防止するためである。
【００３２】
上記したような電動モータ２の駆動による始動操作にかかわらず、エンジン１が始動されない場合には、電動モータ２の実回転速度Ｎｘは、図４のラインＬ１に示すようにエンジン始動用の目標回転速度Ｎｓ１を下回り定常偏差ΔＮを有する状態で安定してしまうことになる。これに対して、電動モータ２の実回転速度Ｎｘがエンジン始動用の目標回転速度Ｎｓ１に近づいたときに、エンジン１が始動すると、エンジン１が駆動力を発揮する状態となるので、電動モータ２の実回転速度Ｎｘが、図４のラインＬ２に示すように、エンジン１の駆動力によってエンジン始動用の目標回転速度Ｎｓ１を越えて大きく上昇して、始動判定用回転速度Ｎｓ２よりも高い状態になるのである。従って、電動モータ２の実回転速度Ｎｘに基づいてエンジンの始動を極力迅速に判別することができる。
【００３３】
ところで、エンジン１が始動した後は、車両が走行中であれば、アクセル操作量等の走行用の駆動力調整情報に基づいて求められる要求駆動力を、駆動ユニットＫＵが出力するようにエンジン１及び電動モータ２の作動を制御することになり、要求駆動力の大きさに応じて電動モータ２を力行状態に切り換えたり、回生状態に切り換えることになる。具体的には、電動モータの要求トルクを求め、要求トルクが出力されるよう、電動モータをトルク制御する。又、走行停止中にバッテリー４を充電するときは、電動モータ２を回生状態に切り換えて、エンジン１の動力により発電してバッテリー４に充電することになる。
【００３４】
〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。
【００３５】
（１）上記実施形態では、前記電動モータ２の実回転速度Ｎｘが前記始動判定用回転速度Ｎｓ２よりも高くなり、その高い状態が設定時間ｔｓ以上継続すると、エンジン１が始動したものとして始動判定処理を行う構成としたが、このような構成に限らず、実回転速度Ｎｘが前記始動判定用回転速度Ｎｓ２よりも高くなると直ちにエンジン１が始動したものとして始動判定処理を行う構成としてもよい。
【００３６】
（２）上記実施形態では、前記駆動ユニットＫＵの動力が、走行クラッチ５を介して、トランスミッション６、差動機構７、および、左右の車輪３に伝えられる構成としたが、前記走行クラッチ５の代わりにトルクコンバータを備える構成としてもよい。又、ギア式の変速機構に代えて、ベルト式無段変速装置を用いる構成としてもよい。
【００３７】
（３）上記実施形態では、走行駆動用のエンジンの出力軸と走行駆動用の電動モータとを直結する構成として、車両走行時には常にエンジンが駆動状態となることを条件として、エンジンの駆動回転を停止させるためのエンジン停止条件が予め設定されているハイブリッド車両を例示したが、このような構成に代えて、次の（イ）、（ロ）に記載するような構成としてもよい。
【００３８】
（イ）例えば、図５に示すように、バッテリー充電用の発電機を兼用するエンジン始動用の電動モータ２とは別に車両走行用の電動モータ２０が設けられ、エンジン１、エンジン始動用の電動モータ２、及び、車両走行用の電動モータ２０が夫々、遊星歯車機構２１を介して連結されて、エンジン１及び車両走行用の電動モータ２０の夫々により走行用駆動力を出力するとともに、エンジン始動用の電動モータ２の駆動力にてエンジン１を始動させるような構成のパラレル方式のハイブリッド車両であってもよい。
【００３９】
上記（イ）の構成においては、車両停止中のみならず車両走行中であってもエンジンが停止する状態があるから、車両走行時には常にエンジンが駆動状態になるとは限らない。例えば、エンジン停止条件として、上記実施形態における停止条件に加えて、車両走行中における要求駆動力が小さく車両走行用の電動モータの駆動力のみで対応できるような場合にエンジンを停止させるような場合がある。従って、この構成においては、上記実施形態におけるエンジン始動要求の条件に加えて、車両走行中にエンジンが停止している状態において、アクセル操作具の踏み込み操作によって加速操作が行われた場合や、バッテリーの充電量が下限値よりも低下したような場合に、エンジンの始動が要求されることになる。
【００４０】
（ロ）又、図６に示すような構成としてもよい。この構成は、バッテリー充電用の発電機を兼用するエンジン始動用の電動モータ２とは別に車両走行用の電動モータ２０が設けられる点は、図５の構成と同じであるが、エンジン１は、エンジン始動用の電動モータ２を駆動して発電機として機能させ、その発電電力にてバッテリー４を充電する構成であり、車両走行用の電動モータ２０による駆動力のみにより走行する構成である。この構成では、エンジン１の停止条件としては、バッテリー４の充電量が必要量を確保されていることであり、エンジン１の始動要求があるのは、バッテリー４の充電量が下限値以下に低下した場合である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッド車両の概略構成を示す図
【図２】制御ブロック図
【図３】制御動作のフローチャート
【図４】エンジン始動時における回転速度の変化を示す図
【図５】別実施形態のハイブリッド車両の概略構成を示す図
【図６】別実施形態のハイブリッド車両の概略構成を示す図
【図７】積分要素を加味した制御によるエンジン始動時における回転速度の変化を示す図
【符号の説明】
１エンジン
２電動モータ
Ｈ制御手段
Ｓ３回転速度検出手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid vehicle including an engine, an electric motor, and control means for executing an engine start process for starting the engine by a driving force of the electric motor when there is an engine start request.
[0002]
[Prior art]
In the hybrid vehicle having the above-described configuration, as described above, the engine start process for starting the engine by the driving force of the electric motor is executed. However, when the engine start process is executed, the engine is started. As a configuration for discriminating whether or not there is a conventional configuration, for example, there is a configuration disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-186654.
[0003]
In other words, when the engine is started by the driving force of the electric motor, a current command value for the electric motor is obtained so that the actual rotation speed of the engine approaches the target rotation speed for starting, and the electric motor is energized by supplying the current command value to the electric motor. It is configured to start the engine by rotating the motor, and when it is detected that the current command value is equal to or less than a reference value set as zero or a value close to zero, a set time has elapsed from that point. After that, when it is determined that the actual rotational speed of the engine is equal to or higher than the rotational speed for complete explosion determination, it is determined that the engine has started at that time.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional configuration, after determining whether or not the current command value for the electric motor has become equal to or less than the reference value, and after a set time has elapsed since then, the actual rotational speed of the engine is used for determining the complete explosion. Since it is determined to start the engine based on whether or not it exceeds the rotational speed, it takes a long time from the start of the engine start process until the start of the engine is determined. In the hybrid vehicle, if it takes a long time to determine whether the engine is started in this way, the following inconvenience may occur.
[0005]
For example, in a parallel type hybrid vehicle, the engine may be stopped during low-speed driving where the required driving force is relatively small. At this time, the accelerator operating tool is depressed. When the acceleration operation is performed, the required driving force is increased and the engine needs to be started. In such a case, if it takes a long time to determine whether to start the engine, it takes time from when the accelerator operation tool is depressed to when the engine is requested to be actually accelerated. There is a possibility that a delay may occur and the operator may feel uncomfortable.
[0006]
Similarly, when starting the vehicle from a state where the vehicle has stopped running and the engine has stopped operating, it is necessary to start the accelerator operation tool when the engine needs to be started at the same time as the start of driving. There is a possibility that the operator may feel uncomfortable because there is a time delay between when the engine is requested to start and when the engine starts and the vehicle starts.
[0007]
Moreover, in a hybrid vehicle, it is general that the electric motor is regenerated when the engine is operating to generate power, and the battery is charged with the generated power. When such an engine start process is performed, a large amount of power is consumed because a large driving force is required. However, if it takes a long time to determine whether the engine is started, the power consumption is more than necessary. There is also the inconvenience that it increases.
[0008]
The present invention has been made paying attention to such points, and its purpose is to shorten the time from when the engine is requested to start until the engine start is determined as much as possible to eliminate the above-mentioned disadvantages. This is to provide a hybrid vehicle that can be used.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The hybrid vehicle according to claim 1 is a hybrid vehicle including an engine, an electric motor, and a control unit that executes an engine start process for starting the engine by a driving force of the electric motor when an engine start request is issued. And a rotational speed detecting means for detecting an actual rotational speed of the electric motor, wherein the control means determines an actual rotational speed of the electric motor detected by the rotational speed detecting means in the engine starting process. To approach the preset target engine speed for starting the engine, Use only proportional elements When the operation of the electric motor is controlled by proportional control, and the operation of the electric motor is controlled by proportional control, the actual rotational speed of the electric motor detected by the rotational speed detection means is It is configured to determine that the engine has been started when the engine speed is higher than the target rotation speed for starting the engine and higher than the rotation speed for starting determination set to a value lower than the rotation speed when the engine is started. It is characterized by that.
[0010]
That is, when there is an engine start request, an engine start process for starting the engine by the driving force of the electric motor is executed. At that time, the control means detects the actual rotation speed of the electric motor detected by the rotation speed detection means. The operation of the electric motor is controlled by proportional control using only a proportional factor with respect to the deviation so as to approach the target rotational speed for starting the engine. The target rotation speed for starting the engine is set in advance as a rotation speed suitable for starting the engine in consideration of the engine specifications and the like.
Then, when the actual rotational speed of the electric motor detected by the rotational speed detection means becomes higher than the rotational speed for starting determination set to a value equal to or higher than the target rotational speed for starting the engine, it is determined that the engine has started. It is. It should be noted that an appropriate value is set for the starting determination rotational speed based on the experimental result or the like according to the characteristics of the engine.
[0011]
Here, considering the operation of the electric motor, for example, as shown in FIG. 4, the actual rotational speed Nx of the electric motor increases so as to approach the target rotational speed Ns1 for starting the engine. Since the proportional control is performed as described above, when the state where the engine 1 is not started continues, as shown in the line L1 in FIG. 4, the actual rotational speed Nx of the electric motor is determined for engine start. However, in a steady state, the target rotational speed Ns1 is lower than the target rotational speed Ns1 for starting the engine and is stabilized in a state having a steady deviation ΔN. On the other hand, when the actual rotation speed of the electric motor approaches the target rotation speed for starting the engine, when the engine is started, the engine exhibits a driving force. Therefore, the actual rotation speed Nx of the electric motor is As shown by the line L2 in FIG. 4, the engine driving force greatly increases over the engine starting target rotational speed Ns1, and becomes higher than the starting determination rotational speed Ns2.
[0012]
That is, if the engine 1 is not started, the actual rotation speed of the electric motor will not be higher than the start determination rotation speed. When the engine is started, the actual rotation speed of the electric motor is higher than the start determination rotation speed. Since the engine is in a high state, the engine start can be determined when the actual rotational speed of the electric motor becomes higher than the start determination rotational speed.
[0013]
When controlling the operation of the electric motor so that the actual rotational speed approaches the target rotational speed for starting the engine, instead of proportional control (P control), proportional integration that incorporates not only a proportional element for deviation but also an integral element. Control (PI control) and proportional differential integration control (PID control) that also incorporates a differential element can be performed. However, when control including an integral element is performed in this way, for example, as shown in FIG. In addition, a steady deviation as in proportional control does not occur, but an overshoot phenomenon occurs in which the actual rotational speed Nx of the electric motor exceeds the target rotational speed Ns1 for starting the engine. Therefore, the actual rotational speed is the rotational speed for starting determination. Even if it is determined whether the engine has been started or not, the risk of erroneous determination increases.
On the other hand, by controlling the electric motor by proportional control, it is possible to properly determine the start of the engine in a state where there is little risk of such erroneous determination.
[0014]
As described above, when the actual rotation speed of the electric motor becomes higher than the rotation speed for determination based on the detection information of the actual rotation speed detected to control the rotation speed of the electric motor, the engine is started. As a result of the determination, there is no complicated processing or extra waiting time as in the prior art, and it is possible to shorten the elapsed time from when the engine is started to when the engine is determined to start.
[0015]
Moreover, since the rotational speed of the electric motor is obtained as information obtained by integrating and smoothing the drive torque accompanying the rotation of the engine and the generated torque of the electric motor, for example, based on the current value or voltage value of the electric motor. Compared to controls, it is less susceptible to noise such as momentary torque fluctuations due to engine torque pulsation and electric motor transient response, and there is less risk of false detection due to such noise. Engine start can be detected with high accuracy.
[0016]
Therefore, according to the configuration of the first aspect of the present invention, the time from when the engine is requested to start until the engine is determined is shortened as much as possible, and the operation due to the operation delay at the time of acceleration or start of the vehicle is performed. It has been possible to provide a hybrid vehicle that can eliminate the above-mentioned uncomfortable feeling and can eliminate the inconvenience that the power consumption is unnecessarily large.
[0017]
In the hybrid vehicle according to claim 2, in the claim 1, an engine stop condition for stopping the driving rotation of the engine is set in advance on the condition that the engine is always in a driving state when the vehicle travels. When the control means determines that the engine stop condition is satisfied, the control means is configured to stop the driving of the engine.
[0018]
That is, when it is determined that the engine stop condition is satisfied, the control unit stops the driving of the engine, and executes an engine start process when there is an engine start request. For example, when starting the vehicle from a state where the vehicle is stopped and the engine is stopped driving, the vehicle is started while starting the engine. Become.
[0019]
Therefore, when the accelerator operation tool is depressed to start the vehicle, and there is a request for engine start and engine start processing is executed, the engine is started after the accelerator operation tool is depressed. The delay time until the vehicle starts can be reduced as much as possible, and means suitable for implementing claim 1 can be obtained.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a hybrid vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the hybrid vehicle includes a travel drive engine 1 and a travel drive electric motor 2 directly connected to the output shaft 1 a of the engine 1. The drive unit KU is configured to drive by driving the left and right wheels 3. The electric motor 2 is connected to the output shaft 1a of the engine 1 so that the rotor 2a rotates integrally with the same axis, and the stator 2b surrounding the outer periphery of the rotor 2a is fixed to a vehicle body support portion (not shown) in a fixed position. It becomes the structure supported.
[0021]
The electric motor 2 is configured to start the engine 1 by applying a driving force to the output shaft 1a in a state where the operation of the engine 1 is stopped. The output shaft 1a can be switched between an assist state in which a driving force in the same direction as the engine rotation direction is applied to perform torque assist and a regenerative state in which the driving force is applied from the output shaft 1a to generate power. Yes. That is, the output shaft 1a that the electric motor 2 is rotationally driven by the engine 1 when the power required when the engine 1 operates in a highly efficient state with respect to the driving force required for the drive unit KU is insufficient. By switching to a so-called power running state in which rotational torque is output in the same direction as the rotational direction, the engine 1 is driven in a high efficiency state and outputs a low fuel consumption state while outputting a desired traveling driving force. The power can be assisted with respect to the output of the engine 1, that is, the torque assist can be performed. When the output of the engine 1 has a margin, the electric motor 2 is in a regenerative state, and the battery 4 can be charged with regenerative power obtained by generating power by applying driving force from the output shaft 1a. It has a configuration.
[0022]
The power of the drive unit KU is transmitted to the transmission 6 through the traveling clutch 5, and is transmitted to the left and right wheels 3 through the differential mechanism 7 after being shifted by a gear-type transmission mechanism (not shown) inside the transmission 6. It has a configuration that can be.
[0023]
Next, a control configuration for driving driving in the hybrid vehicle will be described.
As shown in FIG. 2, a vehicle control unit 8 that manages and manages the overall operation of the vehicle, a motor control unit 9 that controls the operation of the electric motor 2 based on control information from the vehicle control unit 8, a vehicle An engine control unit 12 that automatically adjusts the output of the engine 1 based on control information from the control unit 8, specifically, the throttle opening of the electronic throttle valve 10 and the fuel injection amount by the injector 11, is provided. A potentiometer type accelerator operation amount detection sensor S1 for detecting the operation amount of the operation tool 13, a switch type brake operation detection sensor S2 for detecting whether or not the brake operation tool 14 is depressed, and the rotation speed of the electric motor 2 are determined. A rotation speed sensor S3 as a rotation speed detection means for detecting, and a vehicle speed sensor for detecting the vehicle speed based on the rotation speed of the axle of the wheel 3 Various detection information has a configuration in which the input to the vehicle controller 8 by 4 or the like. Driving power for the electric motor 2 and the control units 9 and 12 is supplied from a battery 4, and the battery 4 is charged by generated power from the electric motor 2 as described later.
[0024]
When a description is given of a configuration for generating mechanical braking force by operating the mechanical braking means KS by the brake operating tool 14, when the brake operating tool 14 is operated by a driver's stepping operation, A master cylinder 15 having a known configuration that generates a hydraulic operating force for braking corresponding to the stepping operating force is provided, and the vicinity of the wheel 3 is generated by the hydraulic operating force output from the master cylinder 15 through the hydraulic oil supply passage 15a. The vehicle body is braked by operating a friction braking device 16 provided on the vehicle. Such a mechanical braking means KS is configured to be adjustable so that the hydraulic operating force, that is, the mechanical braking force increases as the operating force of the driver with respect to the brake operating tool 14 increases. .
[0025]
The vehicle control unit 8 calculates the required driving force required for the driving unit KU based on the driving driving force adjustment information such as the detection information of the accelerator operation amount detection sensor S1 and the detection information of the vehicle speed sensor S4. In order to control the operation of the engine 1 and the electric motor 2 so that the drive unit KU outputs the required driving force, control information is instructed to the motor control unit 9 and the engine control unit 12. Yes. That is, when the vehicle is running with the accelerator operating tool 13 being depressed, a large required driving force is required, and the required driving force required according to the vehicle speed at that time is calculated. When the output of the engine 1 is adjusted and the driving force is insufficient with the output of the engine, the output shaft 1a rotated and driven by the electric motor 2 in the engine 1 is set in the same direction as the rotation direction. The operation is controlled so as to perform torque assist by outputting the rotational torque.
Further, when the operation of the accelerator operating tool 13 is released and the required driving force is small, or when the brake operating tool 14 is operated to reduce the vehicle speed, the electric motor 2 is output so as to output the regenerative braking force. It is comprised so that the operation | movement of may be controlled. At this time, the electric motor 2 functions as a generator, and the generated power is charged in the battery 4.
[0026]
When the travel clutch 5 is disengaged and the travel of the vehicle is stopped, the driving force for traveling the vehicle is unnecessary, so that the engine 1 basically operates with the fuel supply stopped. Will stop. However, when the vehicle 1 is stopped and the engine 1 is stopped, the battery 4 needs to be charged because the charge amount of the battery 4 is reduced below the set amount. The engine 1 is operated with the clutch 5 disengaged, and the power of the engine 1 is used for power generation by regenerative braking of the electric motor 2 so that the generated power is charged in the battery 4. When it is determined that the battery 4 needs to be charged, if the engine 1 has already stopped operating at that time, the vehicle control unit 8 determines that there is an engine start request, and the vehicle control unit 8 In order to start the engine 1 with the driving force 2, command information for starting the engine is instructed to the motor control unit 9 and the engine control unit 12.
Similarly, when the accelerator operation tool 13 is depressed to increase the required driving force in order to start the vehicle from a stopped state, the vehicle control unit 8 similarly determines that there is an engine start request. The vehicle control unit 8 is configured to instruct command information for starting the engine to the motor control unit 9 and the engine control unit 12 in order to start the engine 1 with the driving force of the electric motor 2.
[0027]
Therefore, the control means H for executing the engine start process for starting the engine 1 by the driving force of the electric motor 2 by the vehicle control unit 8, the motor control unit 9, and the engine control unit 12 when there is an engine start request. It is configured.
Then, the control means H performs proportional control so that the actual rotational speed of the electric motor 2 detected by the rotational speed sensor S3 is brought close to a preset target rotational speed for starting the engine in the engine starting process. The actual rotational speed of the electric motor 2 that controls the operation of the electric motor 2 and that is detected by the rotational speed sensor S3 is greater than the rotational speed for start determination set to a value that is equal to or greater than the target rotational speed for starting the engine. When it becomes higher, it is configured to determine that the engine 1 has started.
[0028]
Further, as described above, in this hybrid vehicle, the engine stop condition for stopping the drive rotation of the engine 1 is set in advance on the condition that the engine 1 is always in the drive state when the vehicle travels. When the means H determines that the engine stop condition is satisfied, the engine start process for stopping the drive of the engine 1 and starting the engine 1 by the driving force of the electric motor 2 is executed when there is an engine start request. It is configured as follows.
In addition, in the hybrid vehicle configured as described above, the engine stop condition is that the vehicle stops traveling and the charge amount of the battery 4 is equal to or greater than the set amount, and when the vehicle is started to travel from the stopped state, In addition, the engine is required to be started when the charge amount of the battery 4 is equal to or less than the set amount while the vehicle is stopped.
[0029]
Next, the engine start process by the control means H is demonstrated based on a flowchart.
As shown in FIG. 3, as described above, when the vehicle is started, or when the charge amount of the battery 4 is equal to or less than the set amount while the vehicle is stopped, if the engine start request is made, the engine 1 is turned on. In order to start, the electric motor 2 is set in a power running state and driving is started (steps 1 and 2). Then, the operation of the electric motor 2 is controlled by proportional control so that the actual rotation speed Nx of the electric motor 2 detected by the rotation speed sensor S3 approaches the target rotation speed Ns1 for starting the engine (step 3). Specifically, the control command value for the drive voltage of the electric motor 2 is sequentially used as a command value corresponding to a proportional element obtained by multiplying the deviation between the actual rotational speed Nx and the target rotational speed Ns1 for starting the engine by a proportional constant. The operation control is performed so that the motor control unit 9 supplies the electric motor 2 with the drive voltage corresponding to the obtained command value.
[0030]
By performing such proportional control, the crankshaft of the engine 1 is rotated. At that time, for example, when the speed is increased to a speed suitable for starting the engine 1, fuel supply to the engine 1 is started. In order to adjust the throttle opening suitable for starting, a process of automatically adjusting the throttle opening of the electronic throttle valve 10 and the fuel injection amount by the injector 11 is executed (step 4).
[0031]
As shown in FIG. 4, the actual rotational speed Nx of the electric motor 2 detected by the rotational speed sensor S3 is greater than the starting determination rotational speed Ns2 set to a value equal to or higher than the engine starting target rotational speed Ns1. If it becomes higher and the high state continues for a set time ts (for example, 100 msec) or longer, start determination processing is performed assuming that the engine 1 has started (steps 5, 6, and 7). At this time, when the actual rotation speed Nx is not higher than the start determination rotation speed Ns2, and the actual rotation speed Nx is higher than the start determination rotation speed Ns2 by an extremely short time (a time shorter than 100 msec), If the value returns to a low value, it is determined that the engine has not yet started. The reason why it is determined that the engine 1 has not started yet when it becomes high for an extremely short time (a time shorter than 100 msec) is to prevent erroneous detection due to noise.
[0032]
Regardless of the starting operation by driving the electric motor 2 as described above, when the engine 1 is not started, the actual rotational speed Nx of the electric motor 2 is the target rotation for starting the engine as shown by a line L1 in FIG. The speed will be lower than the speed Ns1 and stable in a state having a steady deviation ΔN. On the other hand, when the engine 1 is started when the actual rotation speed Nx of the electric motor 2 approaches the target rotation speed Ns1 for starting the engine, the engine 1 enters a state of exerting a driving force. As shown by a line L2 in FIG. 4, the actual rotational speed Nx of the engine 1 greatly increases beyond the engine starting target rotational speed Ns1 by the driving force of the engine 1 and is higher than the starting determination rotational speed Ns2. It becomes. Therefore, the engine start can be determined as quickly as possible based on the actual rotational speed Nx of the electric motor 2.
[0033]
By the way, after the engine 1 is started, if the vehicle is traveling, the engine 1 is configured so that the drive unit KU outputs the required driving force obtained based on the driving force adjustment information for traveling such as the accelerator operation amount. The operation of the electric motor 2 is controlled, and the electric motor 2 is switched to the power running state or switched to the regenerative state according to the magnitude of the required driving force. Specifically, the required torque of the electric motor is obtained, and the electric motor is torque controlled so that the required torque is output. Further, when the battery 4 is charged while the vehicle is stopped, the electric motor 2 is switched to the regenerative state, and the battery 4 is charged by generating power with the power of the engine 1.
[0034]
[Another embodiment]
Hereinafter, other embodiments are listed.
[0035]
(1) In the above embodiment, when the actual rotational speed Nx of the electric motor 2 becomes higher than the starting determination rotational speed Ns2, and the high state continues for the set time ts or longer, it is determined that the engine 1 has started. However, the present invention is not limited to such a configuration, and the start determination process may be performed on the assumption that the engine 1 has started immediately when the actual rotation speed Nx becomes higher than the start determination rotation speed Ns2.
[0036]
(2) In the above embodiment, the power of the drive unit KU is transmitted to the transmission 6, the differential mechanism 7, and the left and right wheels 3 via the travel clutch 5. It is good also as a structure provided with a torque converter instead. Further, a belt type continuously variable transmission device may be used instead of the gear type transmission mechanism.
[0037]
(3) In the above-described embodiment, the driving shaft of the engine is rotated on the condition that the engine is always in the driving state when the vehicle is traveling, as a configuration in which the output shaft of the engine for traveling driving and the electric motor for traveling driving are directly connected. Although the hybrid vehicle in which the engine stop condition for stopping is set in advance has been exemplified, the following configurations (a) and (b) may be used instead of such a configuration.
[0038]
(B) For example, as shown in FIG. 5, an electric motor 20 for running the vehicle is provided separately from the electric motor 2 for starting the engine which also serves as a battery charging generator. The motor 2 and the electric motor 20 for running the vehicle are respectively connected via the planetary gear mechanism 21, and the driving force for driving is output by the engine 1 and the electric motor 20 for running the vehicle, respectively, and the engine is started. The parallel hybrid vehicle may be configured to start the engine 1 with the driving force of the electric motor 2 for use.
[0039]
In the configuration of (a), the engine is not always stopped when the vehicle is running, but the engine is not always driven when the vehicle is running. For example, in the case where the engine is stopped as the engine stop condition, in addition to the stop condition in the above-described embodiment, the required drive force during vehicle travel is small and can be handled only by the drive force of the electric motor for vehicle travel. There is. Therefore, in this configuration, in addition to the engine start request condition in the above embodiment, when the engine is stopped while the vehicle is running, an acceleration operation is performed by depressing the accelerator operation tool, or a battery When the charge amount of the engine falls below the lower limit value, the engine is required to start.
[0040]
(B) A configuration as shown in FIG. 6 may be adopted. This configuration is the same as the configuration shown in FIG. 5 in that an electric motor 20 for driving the vehicle is provided separately from the electric motor 2 for starting the engine that also serves as a battery charging generator. The electric motor 2 for starting the engine is driven to function as a generator, and the battery 4 is charged with the generated power. The electric vehicle 20 travels only by the driving force of the electric motor 20 for traveling. In this configuration, the stop condition of the engine 1 is that the required amount of charge of the battery 4 is secured, and the engine 1 is requested to start because the charge amount of the battery 4 falls below the lower limit value. This is the case.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle
FIG. 2 is a control block diagram.
FIG. 3 is a flowchart of the control operation.
FIG. 4 is a diagram showing a change in rotational speed when the engine is started.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle according to another embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle according to another embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing a change in rotational speed at the time of engine start by control including an integral element.
[Explanation of symbols]
1 engine
2 Electric motor
H Control means
S3 Rotational speed detection means

Claims

A hybrid vehicle comprising an engine, an electric motor, and a control means for executing an engine start process for starting the engine by a driving force of the electric motor when an engine start request is made,
Rotational speed detection means for detecting the actual rotational speed of the electric motor is provided,
In the engine start process, the control means
The operation of the electric motor is controlled by proportional control using only a proportional element so that the actual rotational speed of the electric motor detected by the rotational speed detection means approaches a preset target rotational speed for starting the engine. ,and,
When the operation of the electric motor is controlled by proportional control, the actual rotational speed of the electric motor detected by the rotational speed detecting means is equal to or higher than the target rotational speed for starting the engine, and the engine is started. A hybrid vehicle configured to determine that the engine has been started when the engine speed is higher than a rotation speed for starting determination set to a value lower than a rotation speed at the time when the engine is started.

An engine stop condition for stopping the driving rotation of the engine is set in advance on condition that the engine is always in a driving state when the vehicle travels,
The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the controller is configured to stop driving of the engine when it is determined that the engine stop condition is satisfied.