JP7293626B2 - エンジン停止補助装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン停止補助装置に関する。

従来、エンジン停止時にエンジンに逆トルクを与えるためのモータと、エンジンの回転速度を検出するための手段と、その検出されたエンジン回転速度に基づいて必要な逆トルクを算出し、その逆トルクが発生するようモータを制御する技術が特許文献１に開示されている。

特開２００２－３０５８０７号公報

しかしながら、特許文献１で開示されたような従来の技術は、エンジンと連動する要素の状態について考慮されていないため、エンジン停止時にモータによって発生される逆トルクの過不足によって、ドライバビリティが低下したり、モータの電力消費が多くなってしまったりするおそれがあるといった課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電力消費を抑制しつつドライバビリティの低下を抑制することができるエンジン停止補助装置を提供することを目的とする。

本発明に係るエンジン停止補助装置は、エンジンと、前記エンジンの回転速度を制御可能なモータと、を備えた車両のエンジン停止補助装置であって、前記エンジンを停止させるときに、前記エンジンの回転数を低下させる停止時アシストトルクを出力するよう前記モータを制御するモータトルク制御部を備え、前記モータトルク制御部は、前記車両の前記エンジンの停止が乗員の操作によるものなのか否かに基づいて前記停止時アシストトルクが異なるように前記停止時アシストトルクを補正する構成を有する。

本発明は、電力消費を抑制しつつドライバビリティの低下を抑制することができるエンジン停止補助装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る車両の概略構成図である。 図２は、本発明の一実施例に係るエンジン停止補助装置が参照するマップを示す概念図である。 図３は、本発明の一実施例に係るエンジン停止補助装置に定められている補正係数の例を示す概念図である。 図４は、本発明の一実施例に係るエンジン停止補助装置の停止時アシスト動作を示すフローチャートである。

本発明の一実施の形態に係るエンジン停止補助装置は、エンジンと、エンジンの回転速度を制御可能なモータと、を備えた車両のエンジン停止補助装置であって、エンジンを停止させるときに、エンジンと車輪との動力伝達経路が切断されていることを条件として、エンジンの回転数を低下させる停止時アシストトルクを出力するようモータを制御するモータトルク制御部を備えたことを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係るエンジン停止補助装置は、電力消費を抑制しつつドライバビリティの低下を抑制することができる。

以下、本発明の一実施例に係るエンジン停止補助装置を搭載した車両について図面を参照して説明する。

図１に示すように、車両１は、エンジン２と、クラッチ機構３と、トランスミッション４と、モータジェネレータ５と、駆動輪６と、スタータモータ７と、第１バッテリ８と、第２バッテリ９と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、エンジン２を制御するＥＣＭ（Engine Control Module）１１と、モータジェネレータ５を制御するＭＧコントローラ１２と、を含んで構成されている。

エンジン２には、複数の気筒が形成されている。本実施例において、エンジン２は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行うように構成されている。

クラッチ機構３は、エンジン２とトランスミッション４との間の動力伝達経路に設けられ、締結状態と切断状態との間で状態が変更されることにより、エンジン２からトランスミッション４に伝達されるトルクを変化させる。本実施例において、クラッチ機構３は、ノーマルクローズタイプの乾式クラッチによって構成される。

トランスミッション４は、エンジン２からクラッチ機構３を介して伝達された回転を変速し、ディファレンシャル機構２０を介して駆動輪６を回転させるようになっている。本実施例において、トランスミッション４は、平行軸歯車機構からなる常時噛合式の変速機構によって構成されている。

モータジェネレータ５は、接続部材としてのベルト２１を介してエンジン２のクランクシャフト２２に連結されている。モータジェネレータ５は、第１バッテリ８から電力が供給されることにより回転することでエンジン２を回転駆動させる電動機の機能と、エンジン２の駆動によってクランクシャフト２２から入力された回転力を電力に変換する発電機の機能とを有する。

スタータモータ７は、ＥＣＭ１１によって制御され、第２バッテリ９から電力が供給されることにより回転することでエンジン２のクランクシャフト２２を回転させてエンジン２を始動させる。

第１バッテリ８は、例えば４８Ｖの電圧を供給するリチウムイオン電池などの二次電池によって構成されている。第２バッテリ９は、例えば１２Ｖの電圧を供給する鉛蓄電池などの二次電池によって構成されている。第２バッテリ９は、スタータモータ７の他に電装部品等の負荷２３に電力を供給する。

第１バッテリ８と第２バッテリ９とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０によって接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、第１バッテリ８と第２バッテリ９とが互いに電力を補うことができるように電圧を変換する。

ＥＣＭ１１及びＭＧコントローラ１２は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

これらのコンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＭ１１及びＭＧコントローラ１２としてそれぞれ機能させるためのプログラムが格納されている。

すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、これらのコンピュータユニットは、本実施例におけるＥＣＭ１１及びＭＧコントローラ１２としてそれぞれ機能する。

本実施例において、ＥＣＭ１１の入力ポートには、イグニッションスイッチ（以下、単に「ＩＧ」ともいう）３０、クランクシャフト２２の回転角（以下、「クランク角」ともいう）を検出するクランク角センサ３１、クラッチ機構３の状態を検出するクラッチセンサ３２、トランスミッション４がニュートラル状態であるか否かを検出するニュートラルセンサ３３、第１バッテリ８の残容量を検出するバッテリセンサ３４、及び、車速を検出する車速センサ３５などの各種センサが接続されている。

ＥＣＭ１１は、所定の停止条件の成立時にエンジン２を自動的に停止させるアイドリングストップ（以下、単に「ＩＳ」ともいう）を実行可能である。ＥＣＭ１１は、ＩＳ中に所定の再始動条件が成立した場合には、スタータモータ７を駆動してエンジン２を再始動させる。

ＩＳには、車両１の停車時にエンジン２を停止させる停車中のＩＳと、車両１の走行中にエンジン２を停止させる走行中のＩＳとがある。

ＥＣＭ１１は、エンジン２を停止させるときに、エンジン２の回転数を低下させる停止時アシストトルクを出力するようＭＧコントローラ１２を介してモータジェネレータ５を制御するモータトルク制御部としての機能を有する。

上述のように、エンジン２を停止させるときに停止時アシストトルクを出力するのは、エンジン２を停止させる際にエンジン２が共振する共振領域を速やかに通過させるためである。これにより、エンジン２が共振することに伴う運転者への違和感を防止することができる。

例えば、ＥＣＭ１１は、エンジン２を停止させるときに、モータジェネレータ５及び第１バッテリ８が適切な状態である第１条件、クラッチセンサ３２によって検出されたクラッチ機構３の状態が切断状態である、又は、ニュートラルセンサ３３によってトランスミッション４がニュートラル状態であることが検出されている第２条件の２つの条件が成立したときに、停止時アシストトルクを出力するようモータジェネレータ５を制御する。

ここで、第１条件におけるモータジェネレータ５が適切な状態であるとは、例えばモータ温度や制御モード、エラー状態等に基づきモータジェネレータ５が駆動可能である状態であり、第１バッテリ８が適切な状態であるとは、例えばバッテリセンサ３４によって検出された第１バッテリ８の残容量が所定範囲内にある場合等、第１バッテリ８が充放電可能な状態であることを指す。

ＥＣＭ１１は、モータジェネレータ５に停止時アシストトルクを出力させる場合には、車両１の走行状態に応じて停止時アシストトルクを補正する。車両１の走行状態としては、クランク角センサ３１の検出値に基づくエンジン回転速度、モータジェネレータ５の駆動電流及び発電電流に基づくモータ回転速度、ＩＧ３０の状態、車速センサ３５によって検出された車速、及び、ＩＳの状態などがある。

例えば、ＥＣＭ１１は、エンジンフリクションに基づき停止時アシストトルクを補正する。ここで、補正前の停止時アシストトルクをＴｒｂ、エンジンフリクションをＦｒｃ、基準フリクションをＦｒｂ、補正後の停止時アシストトルクをＴｒａとすると、ＥＣＭ１１は、停止時アシストトルクを以下の式に基づいて補正する。補正前の停止時アシストトルクＴｒｂは、例えばエンジン回転速度に基づき算出される。

Ｔｒａ＝Ｔｒｂ－（Ｆｒｃ－Ｆｒｂ）

なお、エンジンフリクションＦｒｃは、エンジン２の冷却水の温度（以下、単に「水温」ともいう）と、オイルの温度（以下、単に「油温」ともいう）とに応じて決定される。また、基準フリクションをＦｒｂは、水温及び油温が適切であるときのエンジンフリクションを表し、予め実験的に求められている。

また、ＥＣＭ１１のＲＯＭには、図２に示すようなベルト２１のスリップ量と補正係数との関係を表すマップが格納されている。ベルト２１のスリップ量ＳＬは、エンジン回転速度とモータ回転速度との差に基づき、例えば以下の式に基づきスリップ率（％）として算出される。

スリップ量ＳＬ＝｛（モータ回転速度－エンジン回転速度）／モータ回転速度｝×１００［％］

図２に示すマップは、エンジン回転速度とモータ回転速度との差が大きくなるほど停止時アシストトルクが小さくなるように補正係数が１以下かつ０以上の範囲で定められている。

また、停止時アシストトルクは、上述したスリップ量ＳＬに基づく補正の他、エンジン回転速度が共振域である場合、エンジン２の停止がＩＳによる場合、ＩＳが停車中のＩＳである場合、車速が所定値α未満での走行中のＩＳである場合にも、補正される。

具体的には、図３に示すように、エンジン回転速度が共振域であれば補正係数が１．５に定められ、エンジン回転速度が非共振域であれば補正係数が１．０に定められている。

また、ＩＧ３０がオフされたことによりエンジン２を停止する頻度よりも、ＩＳによりエンジン２を停止する頻度の方が高いため、ＩＧ３０がオフされたことによりエンジン２を停止する場合よりも、ＩＳによりエンジン２を停止する場合の方が、補正係数が高く定められている。

図３に示すように、ＩＳによりエンジン２を停止する場合には、補正係数が１．１に定められ、ＩＧ３０がオフされたことによりエンジン２を停止する場合には、補正係数が１に定められている。

また、車両１が走行中であるときよりも停止中であるときの方が、ＩＳによりエンジン２を停止するときの振動を乗員が感じやすくなるため、車両１の走行中のＩＳよりも、車両１の停車中のＩＳの方が、補正係数が高く定められている。

図３に示すように、停車中のＩＳの場合には、補正係数が１．１に定められ、走行中のＩＳの場合には、補正係数が１に定められている。

また、図３に示すように、車両１の走行中のＩＳの場合には、車速が所定値α未満であれば、補正係数が１．１に定められ、車速が所定値α以上であれば、補正係数が１に定められている。所定値αは、エンジン２が停止するときの振動を乗員が感じなくなる程度の値であり、予め実験的に求められている。

ＥＣＭ１１は、これらの補正係数の積を停止時アシストトルクに乗じることによって、ＭＧコントローラ１２を介してモータジェネレータ５に指示する停止時アシストトルクを補正する。

例えば、ＥＣＭ１１は、エンジンフリクションに基づき補正した停止時アシストトルクＴｒａに対して、図２及び図３に基づく各種補正係数を乗じることによりモータジェネレータ５に指示する停止時アシストトルクを補正する。

以上のように構成されたＥＣＭ１１の停止時アシスト動作について、図４を参照して説明する。なお、以下に説明する停止時アシスト動作は、ＥＣＭ１１によってエンジン２が停止されてからエンジン２が停止するまでの間、繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１において、ＥＣＭ１１は、モータジェネレータ５及び第１バッテリ８が正常であるか否か、つまり上述の第１条件が成立しているか否かを判断する。

ステップＳ１において、モータジェネレータ５及び第１バッテリ８が正常であると判断した場合には、ＥＣＭ１１は、ステップＳ２の処理を実行する。ステップＳ１において、モータジェネレータ５及び第１バッテリ８が正常でないと判断した場合には、ＥＣＭ１１は、ステップＳ６の処理を実行する。

ステップＳ２において、ＥＣＭ１１は、ＩＳ又はＩＧ３０がオフされたことによりエンジン２を停止するか否かを判断する。ステップＳ２において、ＩＳ又はＩＧ３０がオフされたことによりエンジン２を停止すると判断した場合には、ＥＣＭ１１は、ステップＳ３の処理を実行する。ステップＳ２において、ＩＳ又はＩＧ３０がオフされたことによりエンジン２を停止しないと判断した場合には、ＥＣＭ１１は、ステップＳ６の処理を実行する。

ステップＳ３において、ＥＣＭ１１は、クラッチセンサ３２によって検出されたクラッチ機構３の状態が切断状態である、又は、ニュートラルセンサ３３によってトランスミッション４がニュートラル状態すなわちギヤニュートラルであることが検出されているか否かを判断する。

ステップＳ３において、クラッチセンサ３２によって検出されたクラッチ機構３の状態が切断状態である、又は、ギヤニュートラルであることが検出されていると判断した場合には、ＥＣＭ１１は、ステップＳ４の処理を実行する。

ステップＳ３において、クラッチセンサ３２によって検出されたクラッチ機構３の状態が切断状態である、又は、ギヤニュートラルであることのいずれも検出されていないと判断した場合には、ＥＣＭ１１は、ステップＳ６の処理を実行する。

ステップＳ４において、ＥＣＭ１１は、車両１の走行状態に応じて停止時アシストトルクを補正する。ステップＳ４の処理を実行した後、ＥＣＭ１１は、ステップＳ５の処理を実行する。停止時アシストトルクの補正方法については上述した通りである。

ステップＳ５において、ＥＣＭ１１は、ステップＳ４で補正した停止時アシストトルクを出力するように、ＭＧコントローラ１２を介してモータジェネレータ５を制御する停止時アシスト制御を実行する。ステップＳ５の処理を実行した後、ＥＣＭ１１は、停止時アシスト動作を終了する。

ステップＳ６において、ＥＣＭ１１は、停止時アシスト制御を実行していれば、停止時アシスト制御を停止する。ステップＳ６の処理を実行した後、ＥＣＭ１１は、停止時アシスト動作を終了する。

なお、上述した停止時アシスト動作において、ステップＳ２を省いてもよい。すなわち、ステップＳ１において、モータジェネレータ５及び第１バッテリ８が正常であると判断した場合には、ＥＣＭ１１は、ステップＳ３の処理を実行するようにしてもよい。

また、上述した停止時アシスト動作において、ステップＳ３を省いてもよい。すなわち、ステップＳ２において、ＩＳ又はＩＧ３０がオフされたことによりエンジン２を停止すると判断した場合には、ＥＣＭ１１は、ステップＳ４の処理を実行するようにしてもよい。

以上のように、本実施例に係るエンジン停止補助装置は、クラッチ機構３の状態が切断状態でなく、かつ、トランスミッション４がニュートラル状態でない場合には、モータジェネレータ５に停止時アシストトルクを出力させないため、エンジン２の停止時に車両１の減速度が急上昇してドライバビリティが低下することを抑制できる。

また、本実施例に係るエンジン停止補助装置は、クラッチ機構３の状態が切断状態でなく、かつ、トランスミッション４がニュートラル状態でない場合には、モータジェネレータ５に停止時アシストトルクを出力させないことによって、不要な停止時アシストを行わないため、電力消費量を抑制することができる。

また、本実施例に係るエンジン停止補助装置は、図２及び図３に示したように、車両１の走行状態やエンジン２に接続されるベルトなどの部品の状態に応じて停止時アシストトルクを補正するため、電力消費を抑制しつつドライバビリティの低下を抑制することができる。

ＩＧ３０がオフされたことによりエンジン２を停止する場合よりも、ＩＳによりエンジン２を停止する場合の方が、頻度が高く、かつ、エンジン２の振動による違和感を乗員に与えやすい。

したがって、本実施例に係るエンジン停止補助装置は、ＩＧ３０がオフされたことによりエンジン２を停止する場合よりも、ＩＳによりエンジン２を停止する場合の方が大きくなるように、停止時アシストトルクを補正するため、電力消費を抑制しつつドライバビリティの低下を抑制することができる。

ＩＳによりエンジン２を停止する場合には、車速が低いほどエンジン２の振動による違和感を乗員に与えやすい。本実施例に係るエンジン停止補助装置は、ＩＳによりエンジン２を停止する場合には、車両の速度が低いほど大きくなるように停止時アシストトルクを補正するため、電力消費量を抑制しつつ低車速時のエンジン２の振動が乗員に与える違和感を減少させてドライバビリティの低下を抑制することができる。

また、本実施例に係るエンジン停止補助装置は、ベルト２１のスリップ量が多いほど小さくなるように停止時アシストトルクを補正することによって、停止時アシストトルクがエンジン２に伝達されにくい状態であるほど停止時アシストトルクを小さくすることができる。これにより、本実施例に係るエンジン停止補助装置は、停止時アシストトルクを出力してもベルト２１がスリップすることによりエンジン回転速度の低下への寄与が低いような場合に停止時アシストトルクを低下させることによって、電力消費を抑制しつつドライバビリティの低下を抑制することができる。

また、本実施例に係るエンジン停止補助装置は、ベルト２１のスリップ量が多いほど小さくなるように停止時アシストトルクを補正することにより、ベルト２１を保護することができる。

なお、本実施例に係るエンジン停止補助装置において、モータジェネレータ５をＩＳＧ（Integrated Starter Generator）によって構成してもよい。モータジェネレータ５をＩＳＧによって構成した場合には、ＥＣＭ１１は、ＩＳによりエンジン２を再始動させる場合には、スタータモータ７を駆動するのに代えて、モータジェネレータ５を駆動する。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ 車両
２ エンジン
３ クラッチ機構（動力伝達経路）
４ トランスミッション（動力伝達経路）
５ モータジェネレータ（モータ）
６ 駆動輪（車輪）
１１ ＥＣＭ（モータトルク制御部）
２１ ベルト（接続部材）

Claims (5)

1. エンジンと、前記エンジンの回転速度を制御可能なモータと、を備えた車両のエンジン停止補助装置であって、
   前記エンジンを停止させるときに、前記エンジンの回転数を低下させる停止時アシストトルクを出力するよう前記モータを制御するモータトルク制御部を備え、
   前記モータトルク制御部は、前記車両の前記エンジンの停止が乗員の操作によるものなのか否かに基づいて前記停止時アシストトルクが異なるように前記停止時アシストトルクを補正することを特徴とするエンジン停止補助装置。
2. 前記モータトルク制御部は、前記エンジンの停止が乗員の操作による場合よりも、前記エンジンの停止が乗員の操作によらない場合の方が大きくなるように前記停止時アシストトルクを補正することを特徴とする請求項１に記載のエンジン停止補助装置。
3. 前記モータトルク制御部は、前記エンジンの停止が乗員の操作によらない場合には、前記車両が停車中であるときよりも、前記車両が走行中であるときの方が小さくなるように前記停止時アシストトルクを補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジン停止補助装置。
4. 前記モータトルク制御部は、前記車両の走行中における前記エンジンの停止が乗員の操作によらない場合には、前記車両の速度が低いほど大きくなるように前記停止時アシストトルクを補正することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のエンジン停止補助装置。
5. 前記モータトルク制御部は、前記エンジンと前記モータとを接続する接続部材のスリップ量が多いほど小さくなるように前記停止時アシストトルクを補正することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のエンジン停止補助装置。

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