JP4425491B2 - エンジンの始動制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンの出力軸に連結されたモータと変速機とを備えるエンジンの始動制御装置に関するものであり、特に、前記エンジン始動時に前記モータにより該エンジンを始動させるエンジンの始動制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
エンジンとモータとを動力源とし、前記エンジンの出力または前記車両の運動エネルギーの一部を前記モータにより電気エネルギーに変換して蓄電する蓄電装置を備えたハイブリッド車両には、自動変速機を備え、前記エンジンを始動する際に、前記蓄電装置に蓄電された電気エネルギーを消費して前記モータを運転し、モータによって該エンジンをクランキングする始動システムを採用しているものがある。
この始動システムにおいては、エンジンの確実な始動を実現するために、エンジン始動後の所定時間はモータ始動トルクを維持するシステムが知られている(例えば、特開平10−331749号公報等)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の始動システムを備えたハイブリット車両の制御装置では、始動トルク発生に要するエネルギー消費を極力小さくする必要性から、モータトルク発生時間を短時間(例えば、約1.5秒)に設定しており、これで通常の使用条件下では何ら問題が生じなかった。
しかしながら、燃料に低質ガソリンなどを使用した場合には、前記設定時間が経過しても所定のトルクが得られず、エンジンの始動後に自動変速機をインギア状態にしたときにエンジン回転数が低下したりエンジンストールが発生する虞がある。このような事態に陥らないように、モータトルク発生時間を一律に長く設定するという考え方もあるが、このようにすると、モータの電力消費が増大して蓄電装置(例えばバッテリ)が放電傾向となりエネルギーマネジメントや蓄電装置の大型化等の問題が残る。
そこで、この発明は、モータによるエンジン始動の確実性を向上させることができ、且つ、始動時におけるエネルギー消費を抑制することができるハイブリット車両の制御装置を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、エンジン(例えば、実施の形態におけるエンジンE)の出力軸に連結されたモータ(例えば、実施の形態におけるモータM)と変速機(例えば、実施の形態におけるオートマチックトランスミッションT)とを備えるエンジンの始動制御装置において、前記エンジンの始動要求に応じてモータによりエンジンを始動させるモータ制御手段(例えば、実施の形態におけるモータECU)と、前記変速機のインギヤ状態を検出するインギヤ検出手段(例えば、後述する実施の形態におけるインギヤ判定フラグF_ATNP)と、前記エンジン始動時からの経過時間を計測する計測手段(例えば、後述する実施の形態における始動後の経過タイマーT01ACR)と、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段(例えば、後述する実施の形態におけるエンジン回転数センサS2)と、を備え、前記モータ制御手段は、前記エンジンの始動要求によりクランキングを開始し、前記計測手段により第1の所定時間を経過したことを検出し、且つ前記インギヤ検出手段によりインギヤを検出した場合に、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数がエンジンが始動したことを判定する所定回転数(例えば、後述する実施の形態における自立復帰回転数#NCRMOT)以下のときは前記エンジンのクランキングを継続することを特徴とする。
このように構成することにより、エンジン始動後、変速機がインギア状態のときには、エンジンの回転数が所定回転数を越えるまで、モータによるエンジンのクランキングを継続することが可能になる。
【0005】
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載の発明において、前記エンジンのクランキングの継続は前記計測手段による前記第1の所定時間より長い第2の所定時間継続することを特徴とする。
このように構成することにより、エンジンを確実に始動することが可能になる。
【0006】
請求項3に記載した発明は、請求項2に記載の発明において、前記第2の所定時間内に前記エンジン回転数検出手段がエンジンの始動を判定する所定回転数以上を検出した場合は、前記モータ制御手段はモータによるエンジン始動を終了することを特徴とする。
このように構成することにより、モータによるエンジンのクランキングの継続を必要最小限に留めることが可能になる。
【0007】
請求項4に記載した発明は、請求項2に記載の発明において、前記第2の所定時間経過後に前記エンジン回転数検出手段がエンジンの始動を判定する所定回転数以下を検出した場合は、前記モータ制御手段はモータによるエンジン始動を終了することを特徴とする。
このように構成することにより、モータによるエンジンのクランキングが際限なく継続されるのを防止することが可能になる。
【0008】
請求項5に記載した発明は、請求項1に記載の発明において、前記モータは、エンジンの出力にモータ出力を付加するハイブリット車両用駆動モータであることを特徴とする。このように構成することにより、ハイブリット車両の始動性を向上することが可能になる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るエンジンの始動制御装置の一実施の形態を図1から図3の図面を参照して説明する。
図1はこの発明の実施形態のパラレルハイブリッド車両を示し、動力源としてのエンジンEとモータM、およびオートマチックトランスミッションTを直列に直結した構造のものである。エンジンE及びモータMの両方の駆動力は、オートマチックトランスミッションTを介して駆動輪たる前輪Wf,Wfに伝達される。なお、この実施の形態におけるオートマチックトランスミッションTは自動無段変速機(以下、CVTと略す)である。また、ハイブリッド車両の減速時に前輪Wf,Wf側からモータM側に駆動力が伝達されると、モータMは発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。なお、Wrは後輪を示す。
【0010】
モータMの駆動及び回生作動は、モータECU1からの制御指令を受けてパワードライブユニット2により行われる。パワードライブユニット2にはモータMと電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ(蓄電装置)3が接続されている。バッテリ3は、例えば、複数のセルを直列に接続したモジュールを1単位として更に複数個のモジュールを直列に接続して構成されている。ハイブリッド車両には各種補機類を駆動するための12ボルトの補助バッテリ4が搭載されており、この補助バッテリ4はバッテリ3にダウンバータ5を介して接続されている。FIECU11により制御されるダウンバータ5は、バッテリ3の電圧を降圧して補助バッテリ4を充電する。
【0011】
FIECU11は、前記モータECU1及び前記ダウンバータ5に加えて、エンジンEへの燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段6の作動と、スタータモータ7の作動の他、点火時期等の制御を行う。そのために、FIECU11には、ミッションの駆動軸の回転数に基づいて車速Vを検出する車速センサS1からの信号と、エンジン回転数NEを検出するエンジン回転数センサS2からの信号と、トランスミッションTのシフトポジションを検出するシフトポジションセンサS3からの信号と、ブレーキペダル8の操作を検出するブレーキスイッチS4からの信号と、スタータスイッチ9のON/OFFを検出するスタータースイッチセンサS5からの信号と、スロットル開度THを検出するスロットル開度センサS6からの信号と、吸気管負圧PBGAを検出する吸気管負圧センサS7からの信号とが入力される。21は、前記CVT制御用のCVTECUを示し、31は、バッテリ3を保護し、バッテリ3の残容量SOCを算出するバッテリECUを示す。
【0012】
次に、図2のブロック図を参照して、前記モータMをどのようなモードで運転するかを決定するモータ基本モードを、モータ動作出力の観点から説明する。
モータ基本モードには、「始動モード」、「アシストモード」、「発電モード」、「アイドルモード」の各モードがある。
始動モードではモータMまたはスターターモータ7がエンジンEを始動する。始動モードには、バッテリ3の残容量が多いときにモータMによりエンジンEを始動する「モータ始動モード」と、バッテリ3の残容量が少ないときにスタータモータ7によりエンジンEを始動する「スタータ始動モード」がある。
【0013】
アシストモードではモータMがエンジンEの駆動補助を行う。アシストモードには、加速時にモータMがエンジンEの駆動補助を行う「加速モード」と、発進時にモータMがエンジンEの駆動補助を行う「発進モード」がある。
発電モードでは、モータMを発電機として機能させ、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとしてバッテリー3に回収する。発電モードには、モータMによる回生制動を実行する「減速モード」と、車両がエンジンEの駆動力で走行しながら場合によって回生を行う「クルーズモード」がある。
アイドルモードでは、燃料カットに続く燃料供給の再開によりエンジンEをアイドル状態に維持する。アイドルモードには、アイドル時にモータMにより回生を行う「アイドル発電モード」と、車両の停止時等に一定の条件でエンジンを停止する「アイドル停止モード」がある。
【0014】
ところで、この車両における前記始動モードでは、エンジン始動後、CVTがインギア状態のときには、エンジンの回転数が前記所定回転数を越えるまで、モータによるエンジンのクランキングを継続するようにしている。これにより、クランキング停止後に、エンジンの回転数が低下したりエンジンストールが発生するのを防止し、ハイブリット車両におけるモータによるエンジン始動の確実性を向上させている。
【0015】
次に、この実施の形態におけるハイブリット車両のエンジン始動制御を図1のフローチャートを参照して具体的に説明する。図1のフローチャートに示すMA始動モード判定処理ルーチンは、前記始動モードのときに一定時間(例えば、10msec)毎にモータECU1によって実行される。
【0016】
なお、この実施の形態におけるハイブリット車両はCVTを装備した車両(以下、CVT車という)であるが、仕様上の理由から以下に示すフローチャートは、マニュアルトランスミッションを装備した車両(以下、MT車という)の場合についても併記したものとなっている。
【0017】
まず、ステップS01においてスタータースイッチ判定フラグF_STSが「1」か否かを判定する。判定結果が「YES」(スタータースイッチON)である場合はステップS02に進み、判定結果が「NO」(スタータースイッチOFF)である場合はステップS03に進む。
ステップS02において、始動後の始動モード維持タイマーTMOTSTを設定値#TMOTST(例えば、4sec)に設定し、ステップS03に進む。
【0018】
ステップS03において、エンジン停止判定フラグF_MEOFが「1」か否かを判定する。判定結果が「YES」(エンジン停止)である場合はステップS04に進み、判定結果が「NO」(エンジン運転中)である場合はステップS05に進む。
ステップS04において、始動後の経過タイマーT01ACRを「0」にセットし、ステップS05に進む。
【0019】
ステップS05においては、FI(フューエルインジェクション)側で作られるKSTINJ作動中フラグF_KSTINJが「1」か否か判定する。判定結果が「YES」(燃料除々加算中)である場合はステップS06に進み、判定結果が「NO」(燃料除々加算終了)である場合はステップS09に進む。
KSTINJ作動中フラグF_KSTINJは、エンジンへの燃料噴射量を徐々に加算しているときに「1」となり、エンジンへの燃料噴射量の徐々加算を終了したときに「0」となるフラグである。
ステップS06において、KSTINJ作動後始動モード解除ディレータイマーTMOTOFFを設定値#TMOTOFF(例えば、0.2sec)に設定し、ステップS07に進む。
【0020】
ステップS07において、MA(モータアシスト)始動モード判定フラグF_STMODMAを「1」とし、ステップS08に進む。MA始動モード判定フラグF_STMODMAは、エンジン始動完了前は「1」とされ、エンジン始動完了後は「0」とされるフラグである。
ステップS08において、MA始動不可判定フラグF_STDISMAを「0」として、本制御ルーチンを一旦終了する。MA始動不可判定フラグF_STDISMAは、エンジン停止後に「1」とされ、エンジン運転中は「0」に維持されるフラグである。
【0021】
ステップS09において、KSTINJ作動後始動モード解除ディレータイマーTMOTOFFが「0」か否かを判定する。判定結果が「NO」である場合はステップS10に進み、判定結果が「YES」である場合はステップS13に進む。
ステップS10において、自立復帰回転数後の始動モード維持タイマーTMOTST2を設定値#TMOTST2(例えば、0.2sec)に設定し、ステップS11に進む。
【0022】
ステップS11において、エンジンの回転数NEが自立復帰回転数#NCRMOT以下か否かを判定する。判定結果が「YES」である場合はステップS12に進み、判定結果が「NO」である場合はステップS14に進む。
自立復帰回転数#NCRMOTはエンジンが自立復帰可能か否かの閾値となるエンジン回転数であって、例えば、700〜850rpmに予め設定されており、エンジン回転数が自立復帰回転数#NCRMOT以下のときには、CVTをインギア状態にすると反トルクによりエンジン回転数が低下したりエンジンストールが生じる可能性があり(即ち、自立復帰不可)、エンジン回転数が自立復帰回転数#NCRMOTを越えているときには、CVTをインギア状態にしてもエンジン回転数が低下したりエンジンストールが生じたりすることがない(即ち、自立復帰可能)。
ステップS12において、自立復帰回転数後の始動モード維持タイマーTMOTST2を設定値#TMOTST2(例えば、0.2sec)に設定し、ステップS07に進む。
【0023】
ステップS13においては、始動後の第1の始動モード維持タイマーTMOTST1が「0」か否かを判定する。判定結果が「NO」である場合はステップS11に進み、判定結果が「YES」である場合はステップS18に進む。
なお、この第1の始動モード維持タイマーTMOTST1はエンジンの始動直後に設定値#TMOTST1(例えば、1.2sec)に設定される。この実施の形態では、設定値#TMOTST1が第1の所定時間となる。
【0024】
ステップS14においてアシストトリガー判定処理を実行し、ステップS15に進む。ステップS15において、モータアシスト判定フラグF_MASTが「1」か否かを判定する。判定結果が「NO」である場合はステップS16に進み、判定結果が「YES」である場合はステップS17に進む。
なお、モータアシスト判定フラグF_MASTは、アシストトリガー判定処理を実行した結果、モータによるエンジンへの駆動補助(すなわち、モータアシスト)が必要であると判定した場合に「1」となり、モータアシストが不要であると判定した場合に「0」となるフラグである。
【0025】
ステップS16において、自立復帰回転数後の始動モード維持タイマーTMOTST2が「0」か否かを判定する。判定結果が「YES」である場合はステップS17に進み、判定結果が「NO」である場合はステップS07に進む。
ステップS17において、MA始動モード判定フラグF_STMODMAを「0」にし、ステップS08に進む。
【0026】
したがって、モータによるエンジンのクランキング開始後、第1の始動モード維持タイマーTMOTST1がタイマーアップする前においては、エンジンの回転数が自立復帰回転数以下の場合にはモータによるエンジンのクランキングを継続し、エンジン回転数が自立復帰回転数を超えている場合には、モータアシスト判定フラグF_MASTが「0」(モータアシスト不要)のときには、自立復帰回転数後の始動モード維持タイマーTMOTST2がタイマーアップするまではモータによるエンジンのクランキングを継続しタイマーアップ後にモータによるエンジンのクランキングを終了し、モータアシスト判定フラグF_MASTが「1」(モータアシスト必要)のときには、直ちにモータによるエンジンのクランキングを終了することとなる。
【0027】
一方、ステップS13において肯定判定してステップS18に進んだ場合には、ステップS18において、CVT車か否かを判定する。判定結果が「YES」(CVT車)である場合はステップS19に進み、判定結果が「NO」(MT車)である場合はステップS21に進む。
ステップS19において、CVT用インギア判定フラグF_ATNPが「1」か否かを判定する。判定結果が「NO」(インギア)である場合はステップS20に進み、判定結果が「YES」(N,Pレンジ)である場合はステップS21に進む。
なお、CVT用インギア判定フラグF_ATNPは、インギア状態ではないとき(N,Pレンジのとき)に「1」となり、インギア状態のときに「0」となるフラグである。
【0028】
ステップS20において、始動後の経過タイマーT01ACRが始動後の始動モード維持タイマーの設定値#TMOTSTよりも大きいか否かを判定する。判定結果が「NO」である場合はステップS11に進み、判定結果が「YES」である場合はステップS21に進む。
【0029】
したがって、第1の始動モード維持タイマーTMOTST1がタイマーアップした後であっても、始動後の始動モード維持タイマー設定値#TMOTSTを経過する前は、CVTがインギア状態でエンジンの回転数が自立復帰回転数以下の場合にはモータによるエンジンのクランキングを継続することとなる。これにより、モータによるエンジン始動を確実にすることができる。
【0030】
そして、第1の始動モード維持タイマーTMOTST1がタイマーアップした後、始動後の始動モード維持タイマー設定値#TMOTSTを経過する前であって、CVTがインギア状態でエンジン回転数が自立復帰回転数を超えている場合には、モータアシスト判定フラグF_MASTが「0」(モータアシスト不要)のときには、自立復帰回転数後の始動モード維持タイマーTMOTST2がタイマーアップするまではモータによるエンジンのクランキングを継続しタイマーアップ後にモータによるエンジンのクランキングを終了し、モータアシスト判定フラグF_MASTが「1」(モータアシスト必要)のときには、直ちにモータによるエンジンのクランキングを終了することとなる。したがって、モータによるエンジンのクランキングの継続を必要最小限に留めることができ、エンジン始動にかかる電力消費を必要最小限に抑えて、バッテリーにかかる負荷を低く抑えることができる。この場合、エンジン始動開始からエンジン回転数が自立復帰回転数を超えるまでの経過時間が第2の所定時間となる。
【0031】
ステップS20で肯定判定してステップS21に進んだ場合には、ステップS21において、エンジン停止判定フラグF_MEOFが「1」か否かを判定する。判定結果が「NO」(エンジン運転中)である場合はステップS14に進み、判定結果が「YES」(エンジン停止)である場合はステップS22に進む。
ステップS22において、MA始動モード判定フラグF_STMODMAを「0」とし、ステップS23に進む。ステップS23において、MA始動不可判定フラグF_STDISMAを「1」として、本制御ルーチンを一旦終了する。
【0032】
したがって、始動後の始動モード維持タイマー設定値#TMOTSTを経過してもエンジン回転数が自立復帰回転数を越えない場合には、エンジンのクランキングを強制的に終了させて、エンジン始動を終了することとなる。これにより、モータによるエンジンのクランキングが際限なく継続されるのを防止することができ、その結果、エンジン始動のために消費される電力を制限することができる。
尚、この発明は前述した実施の形態に限られるものではなく、例えば、自動変速機は無断変速機以外の有段変速機等であってもよい。
また、前述した実施の形態では、第2の所定時間の始期をエンジン始動開始時としたが、この第2の所定時間の始期を第1の所定時間経過時としてもよい。
【0033】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項1および請求項2に記載した発明によれば、エンジン始動後、変速機がインギア状態のときには、エンジンの回転数が所定回転数を越えるまで、モータによるエンジンのクランキングを継続することができるので、モータによるエンジンのクランキング終了後に、エンジンの回転数が低下したりエンジンストールが発生するのを防止することができるという優れた効果が奏される。しかも、エンジン始動にかかる電力消費量を抑制することができる。
【0034】
請求項3に記載した発明によれば、モータによるエンジンのクランキングの継続を必要最小限に留めることができるので、エンジン始動にかかる電力消費量を低く抑えることができるという効果がある。
請求項4に記載の発明によれば、モータによるエンジンのクランキングが際限なく継続されるのを防止することができるので、エンジン始動のために消費される電力を制限することができるという効果がある。
請求項5に記載の発明によれば、ハイブリット車両の始動性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係るエンジン始動制御装置を備えたハイブリット車両の全体構成図である。
【図2】 モータ基本モードを示すブロック図である。
【図3】 前記車両における始動制御の一実施の形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 モータECU(モータ制御手段)
E エンジン
M モータ
T オートマチックトランスミッション
F_ATNP インギヤ判定フラグ(インギヤ検出手段)
T01ACR 始動後の経過タイマー(計測手段)
S2 エンジン回転数センサ(エンジン回転数検出手段)
#NCRMOT 自立復帰回転数(所定回転数)
Claims (5)
- エンジンの出力軸に連結されたモータと変速機とを備えるエンジンの始動制御装置において、
前記エンジンの始動要求に応じてモータによりエンジンを始動させるモータ制御手段と、前記変速機のインギヤ状態を検出するインギヤ検出手段と、前記エンジン始動時からの経過時間を計測する計測手段と、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
を備え、前記モータ制御手段は、前記エンジンの始動要求によりクランキングを開始し、前記計測手段により第1の所定時間を経過したことを検出し、且つ前記インギヤ検出手段によりインギヤを検出した場合に、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数がエンジンが始動したことを判定する所定回転数以下のときは前記エンジンのクランキングを継続することを特徴とするエンジンの始動制御装置。 - 前記エンジンのクランキングの継続は前記計測手段による前記第1の所定時間より長い第2の所定時間継続することを特徴とする請求項1に記載のエンジンの始動制御装置。
- 前記第2の所定時間内に前記エンジン回転数検出手段がエンジンの始動を判定する所定回転数以上を検出した場合は、前記モータ制御手段はモータによるエンジン始動を終了することを特徴とする請求項2に記載のエンジンの始動制御装置
- 前記第2の所定時間経過後に前記エンジン回転数検出手段がエンジンの始動を判定する所定回転数以下を検出した場合は、前記モータ制御手段はモータによるエンジン始動を終了することを特徴とする請求項2に記載のエンジンの始動制御装置
- 前記モータは、エンジンの出力にモータ出力を付加するハイブリット車両用駆動モータであることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの始動制御装置。
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