JP5360585B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

この発明はハイブリッド車両に係り、特に減速状態にあるハイブリッド車両がエンジンを始動する必要が生じた時に、始動完了の判定を正確に行い、不必要なクランキングを抑制して余計な電力の消費を防ぐハイブリッド車両に関するものである。

ハイブリッド車両は、燃費向上を目的として、動力源としてエンジンの他にモータジェネレータを備えたものである。
そして、ハイブリッド車両においては、エンジンとモータの配置や動力伝達機構の違いにより様々な方式が存在し、エンジンとエンジンに連なる２つのモータジェネレータと２つのモータジェネレータの間に配置した１つの遊星歯車機構とを備えたハイブリッド車両や、エンジンとエンジンに連なる２つのモータジェネレータと２つのモータジェネレータの間に配置した２つの遊星歯車機構とを備えたハイブリッド車両等が知られている。

特開２０００−２３８５５５号公報 特開２００１−１３２５９４号公報

ところで、従来のエンジンとモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両においては、エンジン始動において始動専用のモータを持たず、エンジンの回転軸に結合された駆動用のモータによりエンジンのクランキングを行うものが提案されている（例えば、特開平６−１４４０２０号公報など。）。
このようなハイブリッド車両では、エンジン回転速度が所定値、つまり設定回転速度以上に達したら始動が完了したと判定し、クランキングを停止する、という方策が用いられている。
しかし、動力分割機構を用いたシリーズパラレル方式のハイブリッド車両の場合には、車両と駆動用のモータの挙動によっては、エンジン停止中においてもエンジン回転速度が高い状態になっている場合がある。
例えば、バッテリの充電状態（「ＳＯＣ」とも記載する。）が高い状態において、回生ブレーキの代わりにエンジンブレーキを用いた場合などである。
そのため、このようなハイブリッド車両では、エンジンが自発的にトルクを出し始めて、エンジンをクランキングしている駆動用のモータの出力トルクが負になったら始動完了と判定する、という方策を併用することで、より判定の精度を向上させている（例えば、特開平１１−１５３０７５号公報など。）。
ところが、ハイブリッド車両の減速時にエンジンを正回転させるトルクが発生してしまうと、たとえエンジンが自発的にトルクを出していたとしても、その大きさが十分でなければ、動力分割機構への自発トルク入力がなされないことがある。
この結果、従来の方策では、減速時にはエンジン始動が完了したという判定がなされず、駆動用のモータがエンジンのクランキングを続け、無駄な電力を消費する可能性があるという不都合がある。

この発明は、ハイブリッド車両が減速状態にある場合において、エンジンを始動する必要が生じた時に、始動完了の判定を正確に行い、不必要なクランキングを抑制して余計な電力の消費を防ぐことを目的とする。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、エンジンとモータジェネレータとから発生する動力を、動力伝達機構を介して、駆動軸に出力するハイブリッド車両において、前記エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段を備え、エンジンの状態が始動過程にあり、前記ハイブリッド車両が減速状態でない場合に、前記エンジンから前記動力伝達機構への入力トルクが所定値より大きく、かつ前記エンジン回転速度検出手段により検出されたエンジン回転速度が設定回転速度より大きいと判定された場合には、前記始動過程が完了したと判定する一方、前記ハイブリッド車両が減速状態にあり、前記エンジン回転速度検出手段により検出されたエンジン回転速度が設定回転速度より大きいと判定された場合には、前記始動過程が完了したと判定する判定手段を備えていることを特徴とする。

この発明によれば、ハイブリッド車両が減速状態にある場合において、エンジンを始動する必要が生じた時に、始動完了の判定を正確に行うことが可能である。これにより、不必要なクランキングを抑制することができるので、余計な電力の消費を防ぐことが可能である。

図１はハイブリッド車両の制御用フローチャートである。（実施例１） 図２はハイブリッド車両のシステム構成図である。（実施例１） 図３はタイムチャートを示し、（ａ）はエンジン回転速度と時間との関係を示すタイムチャート、（ｂ）はエンジンからのＰＧ入力トルクと時間との関係を示すタイムチャートである。（実施例１）

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

図１〜図３はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１はハイブリッド車両（図示せず）の制御装置である。
このとき、ハイブリッド車両は、エンジン２とモータジェネレータとから発生する動力を、後述する動力伝達機構２８を介して、駆動軸７に出力する。
つまり、前記ハイブリッド車両の制御装置１は、駆動系として、燃料の燃焼により駆動力を発生させるエンジン２の出力軸３と、電気により駆動力を発生するとともに駆動により電気エネルギを発生する第１モータジェネレータ（「ＭＧ１」とも記載する。）４及び第２モータジェネレータ（「ＭＧ２」とも記載する。）５と、ハイブリッド車両の駆動輪６に接続される駆動軸７と、出力軸３、第１モータジェネレータ４、第２モータジェネレータ５、駆動軸７にそれぞれ連結された動力伝達機構２８の第１遊星歯車機構８及び第２遊星歯車機構９とを備えている。

前記エンジン２は、アクセルペダルの踏み込み量やエンジン要求に対応して吸入する空気量を調整するスロットルバルブ等の空気量調整手段（図示せず）と、吸入する空気量に対応する燃料を供給する燃料噴射弁等の燃料供給手段（図示せず）と、燃料に着火する点火装置等の着火手段（図示せず）とを備えている。
また、前記エンジン２は、空気量調整手段と燃料供給手段と着火手段とにより燃料の燃焼状態を制御され、燃料の燃焼により駆動力を発生する。

前記第１モータジェネレータ４は、第１モータロータ軸１０と第１モータロータ１１と第１モータステータ１２とを備えている。
前記第２モータジェネレータ５は、第２モータロータ軸１３と第２モータロータ１４と第２モータステータ１５とを備えている。
また、前記第１モータジェネレータ４の第１モータステータ１２は、第１インバータ１６に接続されている。
更に、前記第２モータジェネレータ５の第２モータステータ１５は、第２インバータ１７に接続されている。
そして、前記第１モータジェネレータ４と前記第２モータジェネレータ５とは、それぞれ第１インバータ１６と第２インバータ１７との電源端子により蓄電装置であるバッテリ１８から供給される電気量を制御され、供給される電気により駆動力を発生するとともに、前記駆動輪６からの回生時の駆動により電気エネルギを発生してバッテリ１８を充電する。

また、前記第１遊星歯車機構８は、第１サンギヤ１９と、この第１サンギヤ１９に噛み合う第１プラネタリギア２０を支持する第１プラネタリキャリア２１と、第１プラネタリギア２０に噛み合う第１リングギア２２とを備えている。
前記第２遊星歯車機構９は、第２サンギア２３と、この第２サンギア２３に噛み合う第２プラネタリギア２４を支持する第２プラネタリキャリア２５と、第２プラネタリギア２４に噛み合う第２リングギア２６とを備えている。
そして、前記第１遊星歯車機構８と前記第２遊星歯車機構９とは、各回転要素の回転中心線を同一軸上に配置し、前記エンジン２と前記第１遊星歯車機構８との間に前記第１モータジェネレータ４を配置し、前記第２遊星歯車機構９のエンジン２から離れる側に前記第２モータジェネレータ５を配置している。
このとき、前記第１モータジェネレータ４は、主に前記バッテリ１８の充電用に動作される。
また、前記第２モータジェネレータ５は、単独出力のみでハイブリッド車両を走行させることができる性能を備え、主にハイブリッド車両の走行用に動作される。
前記第１遊星歯車機構８の第１サンギア１９には、前記第１モータジェネレータ４の第１モータロータ軸１０を接続している。
また、前記第１遊星歯車機構８の第１プラネタリキャリア２１と前記第２遊星歯車機構９の第２サンギア２３とは、結合してエンジン２の出力軸３に接続している。
更に、前記第１遊星歯車機構８の第１リングギア２２と前記第２遊星歯車機構９の第２プラネタリキャリア２５とは、結合して出力ギア筒の出力部２７に連結するとともにこの出力部２７を歯車やチェーン等の動力伝達機構２８を介して前記駆動軸７に接続している。
このとき、前記第２遊星歯車機構９の第２リングギア２６には、前記第２モータジェネレータ５の第２モータロータ軸１３を接続している。
これにより、ハイブリッド車両の駆動系においては、前記エンジン２と前記第１モータジェネレータ４と前記第２モータジェネレータ５と前記駆動軸７との間で、駆動力の授受を行う。

前記エンジン２の空気量調整手段と燃料供給手段と着火手段と、前記第１モータジェネレータ４の第１インバータ１６と、前記第２モータジェネレータ５の第２インバータ１７とは、前記制御装置１の制御系である駆動制御部２９に接続されている。
この駆動制御部２９は、前記エンジン２の回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段３０を備えている。
なお、前記エンジン２と前記第１、第２モータジェネレータ４、５とのトルクの組み合わせは、無数に存在するため、前記バッテリ１８の充電状態や、ハイブリッド車両の走行状態によって、それぞれのトルク配分を決定し、エンジントルクが必要ない場合には、エンジン２を停止して燃費の向上を図る。

また、前記駆動制御部２９は、前記エンジン２の状態が始動過程にあり、前記ハイブリッド車両が減速状態にある場合に、前記エンジン回転速度検出手段３０により検出されたエンジン回転速度Ｎｅが設定回転速度Ｂより大きい場合には、前記始動過程が完了したと判定する判定手段３１を備えている。
詳述すれば、前記ハイブリッド車両が減速を続けている間、つまりハイブリッド車両が減速状態にある場合に、図３の（ａ）に示す如く、前記エンジン２の始動を開始した時間を０（ゼロ）とし、前記エンジン回転速度検出手段３０により検出されたエンジン回転速度Ｎｅが設定回転速度Ｂを上回った時間をＴ１とする一方、タイムアウトによるエンジン始動失敗の判定時間をＴ＿ｆａｉｌとする。
そして、タイムアウトによるエンジン始動失敗の判定時間Ｔ＿ｆａｉｌ以内に、減速状態にある前記ハイブリッド車両のエンジン回転速度検出手段３０により検出されたエンジン回転速度Ｎｅが設定回転速度Ｂより大きい場合、つまり
Ｎｅ ＞ Ｂ
の場合に、前記判定手段３１によって前記エンジン２の始動過程が完了したと判定するものである。
なお、この判定手段３１によるエンジン２の始動過程の完了の判定条件においては、前記ハイブリッド車両の減速状態に限ってはエンジン回転速度検出手段３０により検出されたエンジン回転速度Ｎｅが設定回転速度Ｂに達することのみとし、エンジン２の自発トルク発生の条件は含めていない。
従って、ハイブリッド車両が減速状態にある場合において、前記エンジン２を始動する必要が生じた時に、始動完了の判定を正確に行うことが可能である。これにより、不必要なクランキングを抑制することができるので、余計な電力の消費を防ぐことが可能である。

追記すれば、前記エンジン２の始動過程が完了したと判定する方策において、図３の（ｂ）に示す如く、前記エンジン２から前記第１遊星歯車機構８の第１プラネタリギア２０及び前記第２遊星歯車機構９の第２プラネタリギア２４への入力トルクＴｅが所定値Ｃを上回った時間をＴ２とすると、上述した前記判定手段３１によって前記ハイブリッド車両の始動過程が完了したと判定する制御を行わなかった場合には、前記エンジン２の始動過程が完了したと判定されるのは、
Ｔｅ ＞ Ｃ
となる時間Ｔ２である。
つまり、実際には、時間Ｔ１の時点で前記エンジン２の始動過程が完了しているにもかかわらず、前記ハイブリッド車両の減速時には、前記エンジン２から前記第１遊星歯車機構８の第１プラネタリギア２０及び前記第２遊星歯車機構９の第２プラネタリギア２４への入力トルクＴｅが小さくなるため、所定値Ｃを上回る時間Ｔ２の時点まで前記エンジン２の始動過程が完了したと判定する制御が行われず、前記第２モータジェネレータ５によるクランキングが継続され、無駄に電力を消費することとなる。
また、夫々の時間の大小関係が、
Ｔ１ ＜ Ｔ＿ｆａｉｌ ＜ Ｔ２
に設定されている場合は、前記エンジン２の始動過程が完了しているにもかかわらず、始動失敗の判定がなされてしまう。
このように、前記ハイブリッド車両が減速状態にある場合には、前記判定手段３１によって前記エンジン２の始動過程が完了したと判定する制御を行うことにより、エンジン２の始動過程が完了したか否かを効果的に判定することができるものである。

更に、前記駆動制御部２９は、運転者の要求に応じて要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段３２を備え、この要求駆動力設定手段３２により設定された要求駆動力ｄｒ＿ｐｏｗｅｒが設定値Ａより小さい場合に、前記ハイブリッド車両が減速状態であると判定する機能を備えている。
つまり、ハイブリッド車両の目標駆動パワーである要求駆動力ｄｒ＿ｐｏｗｅｒが設定値Ａより小さい場合、つまり
ｄｒ＿ｐｏｗｅｒ ＜ Ａ
の場合に、前記ハイブリッド車両が減速状態であると判定するものである。
従って、特別な検出手段を追加することなくハイブリッド車両の減速状態を判定することが可能である。

次に、図１のハイブリッド車両の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。

このハイブリッド車両の制御用プログラムがスタート（１０１）すると、前記エンジン２が始動中の状態、つまりエンジン２の状態が始動過程にあるか否かの判断（１０２）に移行する。
このエンジン２の状態が始動過程にあるか否かの判断（１０２）がＮＯの場合には、この制御用プログラムによる今回の処理を終了させるための後述するリターン（１１０）に移行する。
また、エンジン２の状態が始動過程にあるか否かの判断（１０２）がＹＥＳの場合には、前記要求駆動力設定手段３２により設定された要求駆動力ｄｒ＿ｐｏｗｅｒが設定値Ａより小さいか否か、つまり
ｄｒ＿ｐｏｗｅｒ ＜ Ａ
の関係にあるか否かの判断（１０３）に移行する。

この前記要求駆動力設定手段３２により設定された要求駆動力ｄｒ＿ｐｏｗｅｒが設定値Ａより小さいか否か、つまり
ｄｒ＿ｐｏｗｅｒ ＜ Ａ
の関係にあるか否かの判断（１０３）において、判断（１０３）がＹＥＳの場合には、前記ハイブリッド車両が減速状態であるため、前記エンジン回転速度検出手段３０により検出されたエンジン回転速度Ｎｅが設定回転速度Ｂより大きいか否か、つまり
Ｎｅ ＞ Ｂ
の関係にあるか否かの判断（１０４）に移行する。
また、判断（１０３）がＮＯの場合には、前記エンジン２から前記第１遊星歯車機構８の第１プラネタリギア２０及び前記第２遊星歯車機構９の第２プラネタリギア２４への入力トルクＴｅが所定値Ｃより大きいか否か、つまり
Ｔｅ ＞ Ｃ
の関係にあるか否かの判断（１０５）に移行する。

上述の前記エンジン回転速度検出手段３０により検出されたエンジン回転速度Ｎｅが設定回転速度Ｂより大きいか否か、つまり
Ｎｅ ＞ Ｂ
の関係にあるか否かの判断（１０４）において、この判断（１０４）がＹＥＳの場合には、前記エンジン２の始動完了判定の処理（１０６）に移行し、その後にリターン（１１０）に移行する。
また、判断（１０４）がＮＯの場合には、前記エンジン２の始動継続の処理（１０７）に移行する。

また、上述の前記エンジン２から前記第１遊星歯車機構８の第１プラネタリギア２０及び前記第２遊星歯車機構９の第２プラネタリギア２４への入力トルクＴｅが所定値Ｃより大きいか否か、つまり
Ｔｅ ＞ Ｃ
の関係にあるか否かの判断（１０５）において、この判断（１０５）がＹＥＳの場合には、前記エンジン回転速度検出手段３０により検出されたエンジン回転速度Ｎｅが設定回転速度Ｂより大きいか否か、つまり
Ｎｅ ＞ Ｂ
の関係にあるか否かの判断（１０４）に移行する。
判断（１０５）がＮＯの場合には、前記エンジン２の始動継続の処理（１０７）に移行する。

そして、エンジン２の始動継続の処理（１０７）の後には、エンジン２の始動開始からの経過時間ｔが予め設定されたタイムアウトによるエンジン始動失敗の判定時間Ｔ＿ｆａｉｌを越えたか否か、つまり
ｔ ＞ Ｔ＿ｆａｉｌ
の関係にあるか否かの判断（１０８）に移行する。
この判断（１０８）がＮＯの場合には、前記要求駆動力設定手段３２により設定された要求駆動力ｄｒ＿ｐｏｗｅｒが設定値Ａより小さいか否か、つまり
ｄｒ＿ｐｏｗｅｒ ＜ Ａ
の関係にあるか否かの判断（１０３）に戻る。
また、判断（１０８）がＹＥＳの場合には、前記エンジン２の始動失敗判定の処理（１０９）に移行し、その後にリターン（１１０）に移行する。

１ ハイブリッド車両の制御装置
２ エンジン
３ 出力軸
４ 第１モータジェネレータ（「ＭＧ１」とも記載する。）
５ 第２モータジェネレータ（「ＭＧ２」とも記載する。）
６ 駆動輪
７ 駆動軸
８ 第１遊星歯車機構
９ 第２遊星歯車機構
１６ 第１インバータ
１７ 第２インバータ
１８ バッテリ
１９ 第１サンギヤ
２８ 動力伝達機構
２９ 駆動制御部
３０ エンジン回転速度検出手段
３１ 判定手段
３２ 要求駆動力設定手段

Claims (2)

1. エンジンとモータジェネレータとから発生する動力を、動力伝達機構を介して、駆動軸に出力するハイブリッド車両において、前記エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段を備え、エンジンの状態が始動過程にあり、前記ハイブリッド車両が減速状態でない場合に、前記エンジンから前記動力伝達機構への入力トルクが所定値より大きく、かつ前記エンジン回転速度検出手段により検出されたエンジン回転速度が設定回転速度より大きいと判定された場合には、前記始動過程が完了したと判定する一方、前記ハイブリッド車両が減速状態にあり、前記エンジン回転速度検出手段により検出されたエンジン回転速度が設定回転速度より大きいと判定された場合には、前記始動過程が完了したと判定する判定手段を備えていることを特徴とするハイブリッド車両。
2. 運転者の要求に応じて要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段を備え、この要求駆動力設定手段により設定された要求駆動力が設定値より小さい場合に、前記ハイブリッド車両が減速状態であると判定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。

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