JP5957873B2 - エンジン始動制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、シリーズハイブリッド車両のエンジン始動制御装置に関する。
近年、低公害性の観点から電気自動車が提案され、実用化されている。その中においてもエンジンを発電機として駆動させ、発電した電力を用いて車両を駆動するためのモータで駆動力を発生するのがシリーズ式ハイブリッド車両である。この種のハイブリッド車両の特徴としては、エンジンは発電用としてのみ機能して、直接車両の駆動力を発生させることはないことが挙げられる。
ここで、特許文献１においては、次のような技術が開示されている。すなわち、シリーズ式ハイブリッド車両で駆動用のモータのエネルギー源となる蓄電池の劣化防止を目的とし、蓄電池温度、蓄電池電圧等により、蓄電池から持ち出すことのできる電力又は電流（放電可能電力又は放電可能電流）が設定されている。例えば、寒冷地において、蓄電池温度の低下により、放電可能電力が低く設定されている場合においては、ドライバーが要求する出力を出すことができない可能性がある。
そこで、特許文献１に開示の技術では、車両駆動のための実電流が放電可能電流を超えたときにはエンジンを駆動させ、これにより発生させた電力を駆動用モータに供給し、ドライバーの要求する駆動力を実現せんとしている。
特開２００１‐２６３１２０号公報
しかしながら、前記特許文献１に開示の技術では、エンジンの応答遅れを考慮していないため、車両駆動のための実電流が放電可能電流を超えた時点でエンジンを始動してから発電用モータが電力を生じるようになるまでの時間（数秒程度）、ドライバーの車両駆動要求に応答することができず、ドライバーに違和感を与えるおそれがあるという不具合がある。
本発明の目的は、エンジンの応答遅れに対応した制御を行ってドライバーの要求に応じた電力又は電流を駆動用モータに供給して車両を駆動できるようにすることである。
（１）本発明の一態様は、エンジンと、当該エンジンにより駆動される発電用モータと、当該発電用モータの発電電力で充電される蓄電池と、前記発電用モータの発電電力又は前記蓄電池の放電電力で駆動輪を駆動する駆動用モータとを備えているシリーズハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車両のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、前記車速検出手段により検出された車速及び前記アクセル操作量検出手段により検出されたアクセル操作量に基づいて要求駆動電力を算出する要求駆動電力算出手段と、前記蓄電池から放電可能な電力である放電可能電力を算出する放電可能電力算出手段と、前記要求駆動電力算出手段により算出された要求駆動電力が前記放電可能電力手段により算出された放電可能電力に到達するときまでには前記発電用モータによる発電を可能とするように、前記要求駆動電力算出手段により算出した要求駆動電力の変化率に基づいて前記エンジンの始動開始時期を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とするエンジン始動制御装置である。
（２） （１）の態様において、前記制御手段は、前記エンジンの始動開始から始動終了までに要する時間を左右する予め定められた変化要因に基づいて前記エンジンの始動開始時期を制御する、ことを特徴とするようにしてもよい。
（３） （２）の態様において、前記エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記予め定められた変化要因を前記冷却水温度検出手段で検出された冷却水温度としている、ことを特徴とするようにしてもよい。
（４）別の本発明の一態様は、エンジンと、当該エンジンにより駆動される発電用モータと、当該発電用モータの発電電力で充電される蓄電池と、前記発電用モータの発電電力又は前記蓄電池の放電電力で駆動輪を駆動する駆動用モータとを備えているシリーズハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車両のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、前記車速検出手段により検出された車速及び前記アクセル操作量検出手段により検出されたアクセル操作量に基づいて要求駆動電力を算出する要求駆動電力算出手段と、前記要求駆動電力算出手段で算出された要求駆動電力を前記蓄電池の電圧で除算して要求駆動電流を算出する要求駆動電流算出手段と、前記蓄電池から放電可能な電流である放電可能電流を算出する放電可能電流算出手段と、前記要求駆動電流算出手段により算出された要求駆動電流が前記放電可能電流手段により算出された放電可能電流に到達するときまでには前記発電用モータによる発電を可能とするように、前記要求駆動電力算出手段により算出した要求駆動電力の変化率に基づいて前記エンジンの始動開始時期を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とするエンジン始動制御装置である。
（５） （４）の態様において、前記制御手段は、前記エンジンの始動開始から始動終了までに要する時間を左右する予め定められた変化要因に基づいて前記エンジンの始動開始時期を制御する、ことを特徴とするようにしてもよい。
（６） （５）の態様において、前記エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記予め定められた変化要因を前記冷却水温度検出手段で検出された冷却水温度としている、ことを特徴とするようにしてもよい。
（１）及び（４）の態様によれば、エンジンの応答遅れに対応してドライバーの要求に応じた電力又は電流を駆動用モータに供給して車両を駆動できる。
（２）及び（５）の態様によれば、始動性の悪化によるエンジンの応答遅れが発生する状況下でも、ドライバーが供給する駆動力を遅延なく発生することができる。
（３）及び（６）の態様によれば、始動性の悪化によるエンジンの応答遅れが発生する状況下でも、ドライバーが供給する駆動力を遅延なく発生することができる。
（１）及び（４）の態様によれば、要求駆動電力又は要求駆動電流が放電可能電力又は放電可能電流に到達する時点でエンジンの始動を完了することができ、よって必要となる以前にはエンジンを駆動しないため、燃料消費量を抑制することができる。
本発明の実施の形態１にかかる車両の概要について説明する説明図である。 本発明の実施の形態１にかかる車両に搭載されたエンジンの始動制御装置の制御系の電気的な接続を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１にかかる車両に搭載されたエンジンの始動制御装置の動作について説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態１にかかる車両に搭載されたエンジンの始動制御装置の変数Ａの算出テーブルである。 本発明の実施の形態１にかかる車両に搭載されたエンジンの始動制御装置の変数Ｂの算出テーブルである。 本発明の実施の形態に対する比較例の作用について説明するグラフである。 本発明の実施の形態１にかかる車両に搭載されたエンジンの始動制御装置の作用について説明するグラフである。 本発明の実施の形態２にかかる車両に搭載されたエンジンの始動制御装置の動作について説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態２にかかる車両に搭載されたエンジンの始動制御装置の変形例について説明するグラフである。 本発明の実施の形態３にかかる車両に搭載されたエンジンの始動制御装置の動作について説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態にかかる車両に搭載されたエンジンの始動制御装置の変形例について説明するブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について複数例説明する。
［実施の形態１］
図１は、本発明の一実施の形態にかかる車両１の概要について説明する説明図である。この車両１は、シリーズハイブリッド車両であり、エンジン２と、エンジン２により駆動される発電用モータ３と、発電用モータ３の発電電力で充電される蓄電池４と、発電用モータ３の発電電力又は蓄電池の放電電力で駆動輪５を駆動する駆動用モータ５とを備えている。すなわち、矢印１１に示すように、蓄電池４は発電用モータ３の発電電力で充電される。さらに、矢印１２，１３に示すように、駆動用モータ５は蓄電池４の充電電力又は発電用モータ３の発電電力で駆動される。
図２は、車両１に搭載されたエンジンの始動制御装置の制御系の電気的な接続を示すブロック図である。制御装置２１はマイクロコンピュータを中心に構成され、各種演算を行い、各部を集中的に制御する。制御装置２１には、蓄電池４の温度を検出する蓄電池温度検出手段２２、蓄電池４の電圧を検出する蓄電池電圧検出手段２３、車両１の車速を検出する車速検出手段２４、車両１のアクセルの操作量を検出するアクセル操作量検出手段２５、エンジン２の冷却水の水温を検出する冷却水温検出手段２６がそれぞれ接続されている。また、制御装置２１には、発電用モータ３と、エンジン２のフューエルインジェクタ２７とが接続されている。これにより、制御装置２１は、発電用モータ３とエンジン２を制御することができる。
次に、図３のフローチャートを参照して、制御装置２１が実行する制御の内容について説明する。まず、ステップＳ１で、車速検出手段２４が検出する車両１の車速、アクセル操作量検出手段２５が検出する車両１のアクセルの操作量等の状況により、ドライバーが要求する駆動用モータ５への供給電力量である要求駆動電力を算出する。これにより制御装置２１の機能としての要求駆動電力算出手段３１を実現している。また、蓄電池４から持ち出すことのできる電力量である放電可能電力を算出する。これにより制御装置２１の機能としての放電可能電力算出手段３２を実現している。
このように、要求駆動電力及び放電可能電力を算出したら、エンジン２を駆動中であるか否かを判断する(ステップＳ２)。エンジン２を駆動中でないときは(ステップＳ２のＮ)、算出した放電可能電力から変数Ａを減算した値が、算出した要求駆動電力以下であるか否かを判断する(ステップＳ３)。放電可能電力から変数Ａを減算した値が要求駆動電力以下であるときは(ステップＳ３のＹ)、エンジン２を始動する(ステップＳ４)。ステップＳ２，Ｓ３により制御装置２１の機能としての制御手段３３を実現している。
一方、エンジン２を駆動中であるときは(ステップＳ２のＹ)、算出した放電可能電力から変数Ｂを減算した値が、算出した要求駆動電力以上であるか否かを判断する(ステップＳ５)。放電可能電力から変数Ｂを減算した値が要求駆動電力以上であるときは(ステップＳ５のＹ)、エンジン２を停止する(ステップＳ６)。
図４、図５は、それぞれ変数Ａの算出テーブル、変数Ｂの算出テーブルである。これらのテーブルは、変数Ａ、変数Ｂをそれぞれ冷却水温検出手段２５が検出するエンジン２の冷却水の水温に応じて決定するためのテーブルである。この例では、エンジン２の冷却水の水温が−２０℃以上でかつ０℃未満のときに変数Ａは７、０℃以上でかつ２０℃未満のときに変数Ａは５、２０℃以上でかつ４０℃未満のときに変数Ａは２、４０℃以上のときも変数Ａは２となっている。これに対し、この例の変数Ｂは変数Ａに比べて２だけ大きく設定されている。
図６は、本実施の形態に対する比較例の作用について説明するグラフである。図７は、本実施の形態の作用について説明するグラフである。これらはいずれも要求駆動電力、及び実際に駆動用モータ５に供給された電力の時間経過と、エンジン回転数の時間経過とを対応付けて示したグラフである。
図６の比較例は、前述の図３の制御においてステップＳ３での変数Ａの減算、及びステップＳ５での変数Ｂの減算を行わないで同様の制御を行った例である。この場合は、要求駆動電力が高くなって放電可能電力に達したときにエンジン２を始動して、蓄電池４からの供給電力のみでは足らない分の電力を発電用モータ３からの電力供給で補おうとしている。しかし、エンジン２の始動にはしばらく時間を要するので、その間は放電可能電力を超える電力を駆動用モータ５に供給することができず、要求駆動電力と現実に駆動用モータ５に供給する電力との間に乖離が生じてしまい、ドライバーに違和感を与えるおそれがある。これらは、エンジン２の応答遅れに起因して発生する。
これに対して、図７の本実施の形態の場合は、ステップＳ３での変数Ａの減算、及びステップＳ５での変数Ｂの減算を行っている。そのため、要求駆動電力が放電可能電力に達する前に“放電可能電力−Ａ”に達した段階でエンジン２の始動を開始している。これにより、変数Ａの値を適切に選択すれば、発電用モータ３からの電力供給が速やかに開始されて、要求駆動電力に忠実に駆動用モータ５に供給する電力を追従させることができる。そのため、この両者に乖離が生じないようにして、ドライバーに違和感を与えることを防止できる。すなわち、制御装置２１は、要求駆動電力が放電可能電力に到達するときまでには発電用モータ３による発電を可能とするように、エンジン２の始動開始時期を制御している。
この場合に、エンジンの始動開始時期の制御をエンジン２の冷却水温に基づいて行っている。すなわち、変数Ａをエンジン２の冷却水温に基づいて決定している（図４）。このように、エンジンの始動開始から始動終了までに要する時間を左右する予め定められた変化要因に基づいてエンジン２の始動開始時期を制御することで、エンジン２の始動性悪化による応答遅れが発生するような状況下においても、遅延することなくドライバーが要求する車両１の駆動力を発生させることができる。
なお、この場合のエンジン２の始動開始から始動終了までに要する時間を左右する変化要因としては、エンジン２の冷却水温に限定されるものではなく、前回にエンジン２を停止してからの経過時間や、外気温などの要因を用いることもできる。
また、ステップＳ５，Ｓ６の処理を実行するのは、ステップＳ４で一度エンジン２を始動してしまうと、ドライバーがアクセルを離してもエンジン２が停止せず、車両１が停止しても無駄にアイドリングしてしまうのを防止するためである。ここで、変数Ａと変数Ｂとの間には、エンジン２の同一の冷却水温において差分値が“２”である。これは、変数Ａと変数Ｂとの差がわずかだと、エンジン２の始動と停止とを頻繁に繰り返すハンチングのような状況になることを防止するためである。
［実施の形態２］
別の実施の形態について説明する。以下の説明では、図１〜図７を参照して前述した実施の形態１と共通する事項については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
この実施の形態では、要求駆動電力の算出を予め定められた単位時間ごとに行う。そして、算出した要求駆動電力の変化量を、“要求駆動電力の変化量＝今回の要求駆動電力−前回の要求駆動電力”により算出する。その上で、要求駆動電力の変化率を、“要求駆動電力の変化率＝要求駆動電力の変化量／今回の要求駆動電力”で算出する。ここで、図４、図５のテーブルの設定に際して想定された要求駆動電力を基準変化率と呼ぶことにする。そして、変数Ｃを、“変数Ｃ＝要求駆動電力の変化率／基準変化率”により算出する。その上で、図４、図５のテーブルから決定した変数Ａ，Ｂと変数Ｃとのそれぞれの乗算値を変数Ａ´，Ｂ´とする。そして、この実施の形態では、図１〜図７を参照して前述した実施の形態において図３に代えて図８のフローチャートに示す処理を用いる。図３と図８との相違点は、変数Ａ，Ｂに代えて変数Ａ´，Ｂ´を用いている点である。ここで、変数Ａ´，Ｂ´を求める計算はステップＳ３，Ｓ５において行う。その他の点は、図８においても図３と同様であるため、詳細な説明は省略する。この実施の形態では、要求駆動電力の変化率が小さいほど、要求駆動電力と放電可能電力との差が小さくなってからエンジン２が始動することになる。
本実施の形態によれば、要求駆動電力が放電可能電力に到達するタイミングでエンジン２の始動を完了することができる。したがって、必要となる以前にはエンジン２は駆動せず、もって燃料消費量を抑制することができる。
なお、この実施の形態において、要求駆動電力の変化率から要求駆動電力が放電可能電力に到達する以前に図９に示すように飽和すると予想された場合は、ステップＳ４におけるエンジン２の始動を行わないようにしてもよい。
［実施の形態３］
別の実施の形態について説明する。以下の説明では、図１〜図７を参照して前述した実施の形態１と共通する事項については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
この実施の形態は、要求駆動電力が放電可能電力に到達するまでの時間と、エンジン２の始動開始から始動完了までに要する時間とを比較してエンジン２を始動するものである。まず、この実施の形態では、要求駆動電力の算出を予め定められた単位時間ごとに行う。そして、算出した要求駆動電力の変化量を、“要求駆動電力の変化量＝今回の要求駆動電力−前回の要求駆動電力”により算出する。その上で、要求駆動電力と放電可能電力とが一致するまでの時間を、“要求駆動電力と放電可能電力とが一致するまでの時間＝（放電可能電力−要求駆動電力）／要求駆動電力の変化量（ただし、“放電可能電力≧要求駆動電力”かつ“要求駆動電力の変化量＞０”）”により推定する。
エンジン２の始動開始から始動終了までに要する時間は、エンジン２の冷却水温やエンジン２の停止からの経過時間等の要因により変化する。そこで、例えば、エンジン２の冷却水温に対応する係数を求めて（これは、前述の実施の形態における図４のようなテーブルを用いて、このテーブルでエンジン２の冷却水温に対応した係数を用意すればよい）、基準値（エンジン２の始動開始から始動終了までに要する時間の予め用意した基準値）と、この係数との乗算値を、エンジン２の始動開始から始動終了までに要する時間とする。
そして、この実施の形態では、図１〜図７を参照して前述した実施の形態において、図３に代えて図１０のフローチャートに示す処理を用いる。図３と図１０との相違点は、ステップＳ３，Ｓ５の内容である。図１０のステップＳ３では、“要求駆動電力と放電可能電力とが一致するまでに要する時間≦エンジン２の始動開始から始動完了までに要する時間？”という判断を行い、“要求駆動電力と放電可能電力とが一致するまでに要する時間≦エンジン２の始動開始から始動完了までに要する時間”である場合に、エンジン２を始動する(ステップＳ４)。また、ステップＳ６では、“要求駆動電力と放電可能電力とが一致するまでに要する時間≧エンジン２の始動開始から始動完了までに要する時間＋α？”という判断を行い、“要求駆動電力と放電可能電力とが一致するまでに要する時間≧エンジン２の始動開始から始動完了までに要する時間＋α”である場合に、エンジン２を停止する(ステップＳ６)。ここで、“α”は予め定められた値である。ステップＳ３，Ｓ５以外については図３の例と同様であるため、詳細な説明は省略する。
また、前述の各実施の形態では、ドライバーが要求する駆動用モータ５への供給電力量である要求駆動電力を制御に使用しているが、これに代えてドライバーが要求する駆動用モータ５への供給電流量である要求駆動電流を使用してもよい。また、その場合には、蓄電池４から持ち出すことのできる電力量である放電可能電力に代えて、蓄電池４から持ち出すことのできる電流量である放電可能電流を制御に使用する。
要求駆動電流、放電可能電流を用いる場合には、図２の制御系に代えて図１１の制御系を使用する。図１１においては、制御装置２１により、放電可能電力算出手段３２の機能に代えて放電可能電流算出手段４１の機能を付加している。また、制御装置２１により、要求駆動電流算出手段４２の機能も追加している。要求駆動電流算出手段４２は要求駆動電流を算出するが、これは、要求駆動電力算出手段３１で求めた要求駆動電力を蓄電池４の電圧で除算することにより求めることができる。図１１のその他の構成は図２と同様であるため、詳細な説明は省略する。
１ 車両
２ エンジン
３ 発電用モータ
４ 蓄電池
５ 駆動用モータ
２４ 車速検出手段
２５ アクセル操作量検出手段
３１ 要求駆動電力算出手段
３２ 放電可能電力算出手段
３３ 制御手段
４１ 放電可能電流算出手段
４２ 要求駆動電流算出手段

Claims (6)

  1. エンジンと、当該エンジンにより駆動される発電用モータと、当該発電用モータの発電電力で充電される蓄電池と、前記発電用モータの発電電力又は前記蓄電池の放電電力で駆動輪を駆動する駆動用モータとを備えているシリーズハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
    前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
    前記車両のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
    前記車速検出手段により検出された車速及び前記アクセル操作量検出手段により検出されたアクセル操作量に基づいて要求駆動電力を算出する要求駆動電力算出手段と、
    前記蓄電池から放電可能な電力である放電可能電力を算出する放電可能電力算出手段と、
    前記要求駆動電力算出手段により算出された要求駆動電力が前記放電可能電力手段により算出された放電可能電力に到達するときまでには前記発電用モータによる発電を可能とするように、前記要求駆動電力算出手段により算出した要求駆動電力の変化率に基づいて前記エンジンの始動開始時期を制御する制御手段と、
    を備えていることを特徴とするエンジン始動制御装置。
  2. 前記制御手段は、前記エンジンの始動開始から始動終了までに要する時間を左右する予め定められた変化要因に基づいて前記エンジンの始動開始時期を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動制御装置。
  3. 前記エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記予め定められた変化要因を前記冷却水温度検出手段で検出された冷却水温度としている、
    ことを特徴とする請求項２に記載のエンジン始動制御装置。
  4. エンジンと、当該エンジンにより駆動される発電用モータと、当該発電用モータの発電電力で充電される蓄電池と、前記発電用モータの発電電力又は前記蓄電池の放電電力で駆動輪を駆動する駆動用モータとを備えているシリーズハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
    前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
    前記車両のアクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、
    前記車速検出手段により検出された車速及び前記アクセル操作量検出手段により検出されたアクセル操作量に基づいて要求駆動電力を算出する要求駆動電力算出手段と、
    前記要求駆動電力算出手段で算出された要求駆動電力を前記蓄電池の電圧で除算して要求駆動電流を算出する要求駆動電流算出手段と、
    前記蓄電池から放電可能な電流である放電可能電流を算出する放電可能電流算出手段と、
    前記要求駆動電流算出手段により算出された要求駆動電流が前記放電可能電流手段により算出された放電可能電流に到達するときまでには前記発電用モータによる発電を可能とするように、前記要求駆動電力算出手段により算出した要求駆動電力の変化率に基づいて前記エンジンの始動開始時期を制御する制御手段と、
    を備えていることを特徴とするエンジン始動制御装置。
  5. 前記制御手段は、前記エンジンの始動開始から始動終了までに要する時間を左右する予め定められた変化要因に基づいて前記エンジンの始動開始時期を制御する、ことを特徴とする請求項４に記載のエンジン始動制御装置。
  6. 前記エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記予め定められた変化要因を前記冷却水温度検出手段で検出された冷却水温度としている、
    ことを特徴とする請求項５に記載のエンジン始動制御装置。
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