JP4475245B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両およびその制御方法に関し、特にクランク角センサとカム角センサの間が断線していると誤診断されることを防止することができるハイブリッド車両およびその制御方法に関する。

従来のアイドルストップ制御が行われる車両では、動力源のエンジンと動力出力軸（ドライブシャフト等）が、トランスアクスル等を介して直結している構造のものがあった。またこのような車両では、クランクポジションセンサ（クランク角センサ）の検出データを用いてアイドルストップの判定を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２８０１８５号公報（図１、第９〜１０頁）

しかし、上記のような構成をハイブリッド車両に適用すると、ドライブシャフトとクランクシャフトがトランスアクスル等を介して機械的に繋がっているため、制御上エンジンが停止している場合でも、ＡＢＳ（Ａｎｔｉ ｌｏｃｋ Ｂｒａｋｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＴＣＳ（Ｔｒａｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ）、悪路による振動等の外部からの影響によりクランクシャフトが動かされ、クランク角センサに信号が入力されることがある。このような場合に、クランク角センサの出力でアイドルストップの判定を行うと、判定が不正確になるという問題点があった。

本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、アイドルストップの判定を正確に行うことのできるハイブリッド車両およびその制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係るハイブリッド車両は、発電機と、モータと、エンジンとを有するクラッチレスのハイブリッド車両において、前記発電機および前記モータを含む前記ハイブリッド車両に搭載された装置の制御を行うハイブリッドコントローラと、このハイブリッドコントローラと接続され、前記エンジンの制御を行うエンジン制御コントローラと、前記エンジン制御コントローラに接続され、前記エンジンのクランクシャフトの角度を検出するクランク角センサと、前記エンジン制御コントローラに接続され、前記エンジンのカムシャフトの角度を検出するカム角センサと、前記クランク角センサと前記カム角センサとの間の断線を検出する断線検出手段と、を備え、前記ハイブリッドコントローラからエンジン停止指令が出され、且つ、前記エンジン制御コントローラから燃料カット指令が出されているときに、前記ハイブリッドコントローラおよび前記エンジン制御コントローラの少なくとも一方は、前記エンジンがアイドルストップ中であると判定し、前記断線検出手段は、前記エンジンがアイドルストップ中であると判定されたときに、前記断線の検出を停止することを特徴とする。

本発明に係るハイブリッド車両は、ハイブリッドコントローラからエンジン停止指令が出され、且つ、エンジン制御コントローラから燃料カット指令（燃料供給の停止指令）が出されているときに、エンジンがアイドルストップ中であると判定するため、クランク角センサの出力でアイドルストップの判定を行う場合よりもアイドルストップの判定を正確に行うことが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明に係るハイブリッド車両およびその制御方法について説明する。

図１は、本発明に係るハイブリッド車両の内部構造を示す概念図である。なお図１では、本発明に係るハイブリッド車両の内部構造の主要部のみを例示的に示している。

本発明に係るハイブリッド車両はエンジン１０を有し、このエンジン１０にはクランクシャフト１２およびカムシャフト１４が備えられている。クランクシャフト１２は、エンジン１０のピストン（図示せず）の往復運動を回転運動に変えて後述のトランスアクスル２０側に伝達し、カムシャフト１４は、エンジン１０のバルブ（図示せず）の開閉を行う。クランクシャフト１２およびカムシャフト１４は、例えばベルト機構により機械的に接続されており、クランクシャフト１２の回転がカムシャフト１４に伝達されるようになっている。

またエンジン１０には、クランクシャフト１２の角度を検出するクランク角センサ１６と、カムシャフト１４の角度を検出するカム角センサ１８が備えられており、これらは、後述するエンジンコントローラ４２に接続されている。なおクランクシャフト１２には、エンジン１０の外部においてダンパー１９が取り付けられている。

さらに本発明に係るハイブリッド車両はトランスアクスル２０を備え、このトランスアクスル２０には、発電機２２とモータ２４が備えられている。発電機２２は、例えばハイブリッド車両の制動時に発電を行ってバッテリー（図示せず）に電力を蓄え、モータ２４は、例えばハイブリッド車両の発進時にバッテリーに蓄えられた電力を用いて駆動される。

またトランスアクスル２０は、フロントサンギア２６、フロントプラネタリギア２８、リアサンギア３０、リアプラネタリギア３２およびリングギア３４を備える。フロントサンギア２６の外側には、フロントプラネタリギア２８が歯車機構によって噛み合っており、フロントプラネタリギア２８の外側にはリングギア３４が歯車機構によって噛み合っている。フロントプラネタリギア２８はクランクシャフト１２によって回転し、この回転はフロントサンギア２６およびリングギア３４に伝達される。発電機２２は、フロントサンギア２６によって回転させられて、発電を行う。

リアサンギア３０の外側には、リアプラネタリギア３２が歯車機構によって噛み合っており、リアプラネタリギア３２の外側には、リングギア３４が歯車機構によって噛み合っている。モータ２４は、駆動時にリアサンギア３０を回転させ、この回転はリアプラネタリギア３２を介してリングギア３４に伝達される。エンジン１０またはモータ２４の駆動力は、リングギア３４、ファイナルギア３５、ディファレンシャルギア３６、ドライブシャフト３７等を介して車輪３８に伝達される。なお本発明に係るハイブリッド車両は、クラッチがないクラッチレス車両であり、クランクシャフト１２がトランスアクスル２０を介して車輪３８に直結した状態となっている。

発電機２２およびモータ２４は、ハイブリッドコントローラ４０に接続されており、ハイブリッドコントローラ４０は、発電機２２およびモータ２４を含むハイブリッド車両に搭載された各種装置の制御を行う。またエンジン１０、クランク角センサ１６、カム角センサ１８は、エンジン制御コントローラ４２に接続され、エンジン制御コントローラ４２は、クランク角センサ１６およびカム角センサ１８からクランクシャフト１２の角度やカムシャフト１４の角度を読み込んで、エンジン１０の制御を行う。またハイブリッドコントローラ４０は、エンジン制御コントローラ４２とＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等によって接続されており、ハイブリッドコントローラ４０はエンジン制御コントローラ４２に対して各種指令等を与える。なおハイブリッドコントローラ４０は、エンジン制御コントローラ４２の上位コントローラである。またエンジン制御コントローラ４２には、後述の回転数演算手段および断線検出手段等が内蔵されているものとする。

図２は、本発明のハイブリッド車両における制御の内容を示したフローチャートである。図２では、一般的なハイブリッド車両において行われる制御内容は省略し、本発明に係るハイブリッド車両に特有の制御のみを示している。なお、図２に示される制御は、例えばハイブリッドコントローラ４０およびエンジン制御コントローラ４２に備えられたマイクロプロセッサ（図示せず）で行われるものとし、ハイブリッドコントローラ４０およびエンジン制御コントローラ４２は、マイクロプロセッサ等の演算装置の他に、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶装置を有するものとする。また、図２に示される制御は、例えば一定の周期で繰り返されるものとする。

ハイブリッドコントローラ４０およびエンジン制御コントローラ４２が制御を開始すると（ステップ１）、ハイブリッドコントローラ４０またはエンジン制御コントローラ４２は、ハイブリッドコントローラ４０からエンジン停止指令が出されているかどうかを判断する（ステップ２）。ハイブリッドコントローラ４０からエンジン停止指令が出されている場合には、ハイブリッドコントローラ４０またはエンジン制御コントローラ４２は、エンジン制御コントローラ４２から燃料カット指令が出されているかどうかを判断する（ステップ３）。なお本発明において燃料カット指令とは、エンジン１０に対する燃料の供給を停止させる指令をいうものとする。

ステップ２においてハイブリッドコントローラ４０からエンジン停止指令が出されていない場合、またはステップ３においてエンジン制御コントローラ４２から燃料カット指令が出されていない場合には、エンジン制御コントローラ４２の回転数演算手段（図１において図示せず）が、クランク角センサ１６の検出したクランクシャフト１２の角度を基にエンジン１０の回転数を演算する（ステップ８）。このとき回転数演算手段は、例えばクランク角センサ１６の検出したクランクシャフトの角度を積算することにより、エンジン１０の回転数を演算する。なお、本発明では回転数演算手段をエンジン制御コントローラ４２の内部に設けているが、回転数演算手段をエンジン制御コントローラ４２以外の場所に設けるようにしてもよい。

ステップ２においてハイブリッドコントローラ４０からエンジン停止指令が出され、且つ、ステップ３においてエンジン制御コントローラ４２から燃料カット指令が出されている場合には、ハイブリッドコントローラ４０およびエンジン制御コントローラ４２の少なくとも一方が、エンジン１０がアイドルストップ中であると判定する（ステップ４）。なお本発明においてエンジン１０がアイドルストップ中であるとは、ハイブリッド車両が走行を停止してエンジンも止まっている場合の他に、エンジンは停止しているがハイブリッド車両がモータ２４のみで走行している場合も含むものとする。それから、ハイブリッドコントローラ４０およびエンジン制御コントローラ４２の少なくとも一方は、エンジン停止中マスクフラグを立てる（ステップ５）。なおここで、エンジン停止中マスクフラグを立てるとは、エンジンが停止中であることを示すパラメータをＯＮにすることや、パラメータを０から１に設定することをいうものとする。

そして、ステップ４でエンジン１０がアイドルストップ中であると判定され、エンジン停止中マスクフラグがＯＮになっている場合には、クランク角センサ１６やカム角センサ１８との間の断線を検出する断線検出手段（図１において図示せず）の断線の検出を停止する（ステップ６）。なお本発明では、断線検出手段がエンジン制御コントローラ４２の内部に設けられているものとするが、断線検出手段をそれ以外の場所に設けるようにしてもよい。断線検出手段は、クランク角センサ１６やカム角センサ１８との間がエンジン制御コントローラ４２を介して電気的に接続されているかどうかを検出するものであり、例えばクランク角センサ１６のみから信号が出力され、カム角センサ１８から信号が出力されない場合にクランク角センサ１６とカム角センサ１８との間の電気的接続がない（断線）と判定する。このような状況は、例えばクラッチレスのハイブリッド車両がモータのみで悪路を走行している場合に、ドライブシャフト３７の動きがトランスアクスル２０を介してクランクシャフト１２に伝わって、クランクシャフト１２が微小角度範囲だけ動かされてクランク角センサ１６が信号を出力するが、カムシャフト１４はほとんど動かずにカム角センサ１８は信号を出力しない場合に起こりうる。なお、一般的にエンジン１０を駆動している場合には、クランクシャフト１２およびカムシャフト１４の両方が回転するため、クランク角センサ１６とカム角センサ１８の両方から信号が出力される。

さらに、ステップ４でエンジン１０がアイドルストップ中であると判定され、エンジン停止中マスクフラグがＯＮになっている場合には、回転数演算手段はエンジン１０がアイドルストップ中と判定されている間のエンジン１０の回転数を０に固定する（ステップ７）。これは、例えばエンジン１０がアイドルストップ中と判定されている間はクランク角センサ１６の検出したクランクシャフトの角度を積算せずに、その間の回転数を０ｒｐｍ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）に固定するということである。上記のステップ７またはステップ８が行われると、ステップ１に戻って制御が繰り返される（ステップ９）。

図３は、図２に示す制御の具体例を示すタイムチャートである。なお図３の点線で囲まれた部分は、モータのみで悪路等を走行することによりクランク角センサ１６からのみ信号が出力し、カム角センサ１８からは信号が出力していない部分を示している。

図３の例では、エンジン停止指令フラグが１に設定され、且つ、燃料カット指令フラグが１に設定されているときは、エンジン１０がアイドルストップ中であると判定され、エンジン停止中マスクフラグが１に設定される。これは、図２に示すフローチャートでは、ステップ２においてハイブリッドコントローラ４０からエンジン停止指令が出され、且つ、ステップ３においてエンジン制御コントローラ４２から燃料カット指令が出されることにより、ステップ４でエンジン１０がアイドルストップ中であると判定されて、ステップ５でエンジン停止中マスクフラグが立てられるのに対応している。

図３に示すクランク角センサ１６に基づくエンジン回転数は、エンジン停止中マスクフラグが１に設定されている場合でも、クランク角センサ１６が信号を出力しているときに０でない値を示す（図３の点線部参照）。だがこのとき、カム角センサ１８からは信号が出力していない。これは例えば、上述のようにクラッチレスのハイブリッド車両がモータのみで悪路を走行している場合などである。しかし、回転数演算手段による変更後のエンジン回転数は、上述したようにエンジン停止中マスクフラグが１に設定されている間は０ｒｐｍに固定される。また図３には示していないが、エンジン停止中マスクフラグが１に設定されている間は、断線検出手段によるクランク角センサ１６やカム角センサ１８との間の断線検出が停止される。

本発明に係るハイブリッド車両およびその制御方法では、ハイブリッドコントローラ４０からエンジン停止指令が出され、且つ、エンジン制御コントローラ４２から燃料カット指令が出されているときに、エンジン１０がアイドルストップ中であると判定し、断線検出手段が断線の検出を停止するため、例えばハイブリッド車両がモータ２４のみで走行していて、外部からの振動等によりクランクシャフト１２が動かされた場合でも、カム角センサ１８とクランク角センサ１６が断線していると誤診断されるのを防止することができる。

またエンジン１０がアイドルストップ中であると判定され、エンジン停止中マスクフラグが立てられているときには、エアフローセンサ（図示せず）の制御などのアイドルストップ中に不必要な制御を停止することが可能となる。

さらに、エンジン１０がアイドルストップ中であると判定されている間、エンジン１０の回転数を０に固定することにより、エンジン回転数の誤演算を防止することができ、エンジン回転数を使用する制御への悪影響を低減することが可能となる。

なお本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうる様々な変更、改良が含まれることは言うまでもない。例えば、エンジン停止中フラグ等の各種フラグの立て方は任意であり、またトランスアクスル２０の構造は図１に示すものに限定されない。

本発明に係るハイブリッド車両の内部構造を示す概念図である。 本発明のハイブリッド車両における制御の内容を示したフローチャートである。 図２に示す制御の具体例を示すタイムチャートである。

符号の説明

１０ エンジン
１２ クランクシャフト
１４ カムシャフト
１６ クランク角センサ
１８ カム角センサ
１９ ダンパー
２０ トランスアクスル
２２ 発電機
２４ モータ
２６ フロントサンギア
２８ フロントプラネタリギア
３０ リアサンギア
３２ リアプラネタリギア
３４ リングギア
３５ ファイナルギア
３６ ディファレンシャルギア
３７ ドライブシャフト
３８ 車輪
４０ ハイブリッドコントローラ
４２ エンジン制御コントローラ

Claims (3)

1. 発電機と、モータと、エンジンとを有するクラッチレスのハイブリッド車両において、
   前記発電機および前記モータを含む前記ハイブリッド車両に搭載された装置の制御を行うハイブリッドコントローラと、
   このハイブリッドコントローラと接続され、前記エンジンの制御を行うエンジン制御コントローラと、
   前記エンジン制御コントローラに接続され、前記エンジンのクランクシャフトの角度を検出するクランク角センサと、
   前記エンジン制御コントローラに接続され、前記エンジンのカムシャフトの角度を検出するカム角センサと、
   前記クランク角センサと前記カム角センサとの間の断線を検出する断線検出手段と、を備え、
   前記ハイブリッドコントローラからエンジン停止指令が出され、且つ、前記エンジン制御コントローラから燃料カット指令が出されているときに、前記ハイブリッドコントローラおよび前記エンジン制御コントローラの少なくとも一方は、前記エンジンがアイドルストップ中であると判定し、
   前記断線検出手段は、前記エンジンがアイドルストップ中であると判定されたときに、前記断線の検出を停止することを特徴とするハイブリッド車両。
2. 前記エンジンがアイドルストップ中であると判定されたときに、前記ハイブリッドコントローラおよび前記エンジン制御コントローラの少なくとも一方は、エンジンが停止中であることを示すパラメータをＯＮに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。
3. 前記クランク角センサの検出したクランクシャフトの角度を基に前記エンジンの回転数を演算する回転数演算手段を備え、この回転数演算手段は、前記エンジンがアイドルストップ中であると判定されている間の前記エンジンの回転数を０に固定することを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両。