JPH11336646A - ハイブリッド車の内燃機関の始動判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内燃機関の始動判別を簡単且つ確実に行うこと
ができるハイブリッド車の内燃機関の始動判別装置を提
供する。 【解決手段】電動機２を始動用電動機として用いて内燃
機関１を始動する際に、電動機２の通電電流ＩＭをセン
サ１２により検出し、その通電電流ＩＭを所定の判別値
ＩCRと比較することにより内燃機関１の始動を判別す
る。判別値ＩCRは、内燃機関１の回転数ＮＥと温度ＴＷ
とに応じて設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パラレル型のハイ
ブリッド車に関し、より詳しくは、該ハイブリッド車の
内燃機関と共に走行用の駆動源として用いる電動機によ
り内燃機関を始動する際の始動判別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パラレル型のハイブリッド車は、内燃機
関と該内燃機関の出力軸にロータを連接した電動機とを
車両の走行駆動源として具備しており、例えば車両の加
速走行時に内燃機関の駆動力と共に、電動機の駆動力を
も車両の駆動輪に付与する。これにより、必要な加速性
能を確保しつつ、内燃機関の出力を抑制し、内燃機関の
燃料消費の低減や排気性能の向上を図るようにしてい
る。

【０００３】尚、前記電動機は、通常、発電機としても
動作可能なものとされ、例えば車両の減速走行時に車両
の運動エネルギーを駆動輪側から電動機に付与すること
で、該電動機を発電機として動作させ（電動機の回生発
電を行う）、その発電エネルギーを電動機の電源（バッ
テリやコンデンサ等）側に回収するようにしている。

【０００４】この種のハイブリッド車では、内燃機関の
始動は、前記電動機をスタータモータとして動作させる
ことで行われる。そして、この場合、内燃機関の始動判
別（始動したか否かの判別）は、例えば特開昭６３−２
６３２３１号公報に見られるように内燃機関の回転数を
所定の判別値と比較することで行うようにしている。

【０００５】一方、ハイブリッド車は、内燃機関の燃料
消費の低減や排気性能の向上を主な目的とし、このこと
は、内燃機関の始動に際しても望まれることである。

【０００６】そして、このような観点からすれば、内燃
機関の始動においては、例えば該内燃機関をそのアイド
リング回転数の近傍の回転数でスタータモータとしての
電動機により回転させつつ、該内燃機関の始動処理を行
うことが好ましいと考えられる。

【０００７】しかしながら、前述の如く、内燃機関の始
動判別を該内燃機関の回転数に基づき行う場合、該回転
数と比較する前記判別値は、一般に内燃機関のアイドリ
ング回転数よりも低い。このため、内燃機関の始動に際
して、電動機により内燃機関の回転数をアイドリング回
転数の近傍の回転数に制御するようにすると、内燃機関
の回転数を上記判別値と比較することでは、該内燃機関
の始動判別ができないものとなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる背景に
鑑み、内燃機関の始動判別を簡単且つ確実に行うことが
できるハイブリッド車の内燃機関の始動判別装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明ハイブリッド車の
内燃機関の始動判別装置はかかる目的を達成するため
に、内燃機関と該内燃機関の出力軸にロータを連接した
電動機とを車両の走行駆動源として具備したハイブリッ
ド車において、前記電動機を前記内燃機関の始動用電動
機として動作させて該内燃機関を始動する際に、該内燃
機関の始動を判別する装置であって、前記電動機の前記
始動用電動機としての動作時に該電動機の通電電流を検
出する電流検出手段と、該電流検出手段により検出され
た通電電流を所定の判別値と比較する比較手段とを備
え、該比較手段による比較結果に基づき前記内燃機関の
始動を判別することを特徴とする。

【００１０】かかる本発明によれば、前記内燃機関の始
動に際して前記電動機を始動用電動機として動作させた
とき、該内燃機関が始動してその出力軸が自律的に回転
するようになると、電動機の負荷が軽くなる。このた
め、電動機の通電電流は、内燃機関の始動によって減少
する。従って、前記電流検出手段により検出された通電
電流を、前記比較手段によって所定の判別値と比較する
ことで、その比較結果により内燃機関の始動を判別する
ことができる。

【００１１】このように本発明によれば、電動機の通電
電流に基づいて、内燃機関の始動判別を容易に行うこと
ができる。

【００１２】かかる本発明では、電動機の通電電流は内
燃機関の回転数、あるいは該内燃機関と連動する電動機
の回転数の影響を受ける。そこで、本発明では、前記内
燃機関又は電動機の回転数を検出する回転数検出手段を
備え、前記比較手段は、前記所定の判別値を前記回転数
検出手段により検出された回転数に応じた値に設定する
ことが好ましい。

【００１３】このように前記所定の判別値を内燃機関又
は電動機の回転数に応じた値に設定することで、該回転
数によらずに内燃機関の始動判別を行うことが可能とな
る。

【００１４】また、内燃機関の始動に際して電動機の負
荷となる内燃機関のフリクション（摩擦）は該内燃機関
の温度によって変化する（一般に内燃機関の温度が高い
程、内燃機関のフリクションが小さくなって電動機の負
荷が減少する）ので、電動機の通電電流は、内燃機関の
温度の影響を受ける。そこで、本発明では、前記内燃機
関の温度を検出する機関温度検出手段を備え、前記比較
手段は、前記所定の判別値を前記機関温度により検出さ
れた内燃機関の温度に応じて値に設定することが好まし
い。

【００１５】このように前記所定の判別値を内燃機関の
温度に応じた値に設定することで、内燃機関の始動判別
のために最適な上記判別値を設定することができ、該判
別値と電動機の通電電流との比較に基づく内燃機関に始
動判別を確実に行うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１乃至図
４を参照して説明する。図１は本実施形態の始動判別装
置を具備したパラレル型のハイブリッド車の要部のシス
テム構成図、図２は図１のハイブリッド車の作動を説明
するためのフローチャート、図３及び図４は図２のフロ
ーチャートで用いるデータテーブルを示す説明図であ
る。

【００１７】図１を参照して、本実施形態のハイブリッ
ド車両は、内燃機関１と電動機２とを車両の走行駆動源
として具備すると共に、電動機２の電源エネルギーを貯
蔵したバッテリ３と、内燃機関１や電動機２の動作制御
等を担うコントロールユニット４とを具備している。

【００１８】尚、バッテリ３は、これに代えて例えば電
気二重層コンデンサ等の大容量コンデンサを使用しても
よい。

【００１９】内燃機関１は、その図示しない出力軸（ク
ランク軸）が電動機２のロータ（図示せず）に同軸に連
接され、さらにそのロータを介して変速装置５の入力側
に接続されている。そして、該変速装置５の出力側のド
ライブシャフト５ａは車両の駆動輪（図示せず）に連接
されている。この構成により、内燃機関１あるいは電動
機２が生成する駆動力（回転駆動力）を、変速装置５を
介して駆動輪に伝達し、車両の走行を行わしめるように
している。

【００２０】電動機２は、駆動回路６（レギュレータ／
インバータ回路）を介してバッテリ３に電気的に接続さ
れ、該駆動回路６を介して電動機２とバッテリ３との間
の電力授受を制御することで、車両の走行駆動源となる
駆動力を生成する本来の電動機としての動作の他、バッ
テリ３に充電する電力の発電（回生発電）を行う発電機
としての動作も可能とされている。

【００２１】コントロールユニット４は、マイクロコン
ピュータを用いて構成されたもので、その機能的構成と
して、電動機２の動作制御を担う電動機制御手段７と、
内燃機関１の動作制御を担う内燃機関制御手段８と、内
燃機関１の始動判別を行う始動判別手段９とを具備して
いる。

【００２２】この場合、本実施形態では、内燃機関１の
温度ＴＷ（より具体的には内燃機関１の冷却水温）を検
出するセンサ１０（機関温度検出手段）、内燃機関１の
回転数ＮＥ（本実施形態では、これは電動機２の回転数
に等しい）を検出するセンサ１１（回転数検出手段）、
電動機２の通電電流ＩＭを検出するセンサ１２（電流検
出手段）等、各種センサが備えられており、これらのセ
ンサの出力（検出データ）がコントロールユニット４に
与えられる。

【００２３】そして、コントロールユニット４の電動機
制御手段７は、上記センサ１０〜１２の出力等に基づ
き、電動機２の所要の動作状態（電動機及び発電機のい
ずれの動作を行わせるかや、電動機としての動作時の目
標駆動力、発電機としての動作時の目標発電量等）を決
定し、その決定した動作状態に基づいて電動機２の動作
制御を駆動回路６を介して行う。この場合、電動機２の
本来の電動機としての動作時（駆動力の生成時）には、
バッテリ３から電動機２に給電せしめ、発電機としての
動作時には、発電電力をバッテリ３に充電せしめる。

【００２４】また、内燃機関制御手段８は、センサ１０
〜１２の出力等に基づき、内燃機関１の所要の動作状態
（内燃機関１の目標駆動力等）を決定し、その決定した
動作状態に基づいて、内燃機関１の燃料供給量や、吸入
空気量、点火時期を制御する。この場合、燃料供給量
や、吸入空気量、点火時期の制御は、それぞれ図示しな
い燃料噴射装置、スロットル弁のアクチュエータ、点火
装置を介して行われる。

【００２５】また、始動判別手段９は、詳細は後述する
が、電動機２を始動用電動機（スタータモータ）として
動作させて内燃機関１を始動させる際に、センサ１２の
出力（電動機２の通電電流の検出値）をセンサ１０，１
１の出力（内燃機関１の温度ＴＷ及び回転数ＮＥの検出
値）に応じて設定した判別値（所定判別値）と比較する
ことで内燃機関１の始動判別（始動したか否かの判別
で、より正確には内燃機関１の燃焼状態が完爆状態とな
ったか否かの判別）を行う。

【００２６】尚、この始動判別手段９は、本発明の構成
に対応させると、比較手段としての機能を含むものであ
る。

【００２７】次に、本実施形態のハイブリッド車の作動
を説明する。

【００２８】内燃機関１の停止状態で、図示しない運転
スイッチを投入すると、コントロールユニット４は、電
動機制御手段７により駆動回路６を制御して、バッテリ
３から電動機２に給電せしめ、該電動機２を内燃機関１
の始動用電動機（スタータモータ）として動作させる。
このとき、電動機制御手段７は、センサ１１による内燃
機関１の回転数ＮＥの検出値が所定のアイドリング回転
数（例えば６００ｒｐｍ）になるように電動機２への給
電量をフィードバック制御する。

【００２９】また、上記のような電動機２の動作による
内燃機関１の出力軸のクランキングを行いつつ、コント
ロールユニット４は、内燃機関制御手段８により内燃機
関１の吸気、燃料供給及び点火動作を開始する。このと
き、内燃機関１の吸入空気量、燃料供給量及び点火時期
は、それぞれ内燃機関１の始動のための所定値に制御さ
れる。

【００３０】一方、このような動作と並行して、コント
ロールユニット４は、前記始動判別手段９により、所定
の制御サイクル毎に図２のフローチャートに示す処理を
行って、内燃機関１の始動（完爆状態となったか否か）
を判別する。

【００３１】すなわち、始動判別手段９は、前記センサ
１０〜１２によりそれぞれ内燃機関１の温度ＴＷ、回転
数ＮＥ及び電動機２の通電電流ＩＭの検出値を取得する
（ＳＴＥＰ１）。尚、このとき通電電流ＩＭの検出値に
対して例えばフィルタリング処理を施すようにしてもよ
い。

【００３２】次いで、始動判別手段９は、内燃機関１の
回転数ＮＥの検出値から、図３に示すようにあらかじめ
設定されたデータテーブルにより内燃機関１の始動判別
のための基本判別値ＩNEを求める（ＳＴＥＰ２）。この
基本判別値ＩNEは、例えば常温環境下（２０°Ｃ）で運
転停止状態の内燃機関１の出力軸を電動機５により回転
駆動した場合における電動機２の標準的な通電電流値に
相当するものであり、基本的には、内燃機関１の回転数
ＮＥ（本実施形態では、これは電動機２の回転数に等し
い）が高くなる程、基本判別値ＩNEは小さくなる。

【００３３】さらに、始動判別手段９は、内燃機関１の
温度ＴＷの検出値から、上記基本判別値IMNEを補正する
ための補正係数ＫTWを図４に示すようにあらかじめ設定
されたデータテーブルにより求める（ＳＴＥＰ３）。こ
の補正係数ＫTWは、内燃機関１のフリクションが温度Ｔ
Ｗによって変化し、これに応じて内燃機関１の始動に際
しての電動機２の通電電流値が内燃機関１の各回転数に
おいて変化することを考慮して、上記基本判別値ＩNEを
補正するものであり、その補正を基本判別値ＩNEに補正
係数ＫTWを乗算することで行うものである。この場合、
基本的には、温度ＴＷが高い程、内燃機関１のフリクシ
ョンが低下して電動機２の負荷が軽くなるため、補正係
数ＫTWは、温度ＴＷが高い程、小さくなる。尚、本実施
形態では、基本判別値ＩNEは、常温環境下（２０°Ｃ）
を基準としているため、その温度２０°Ｃにおける補正
係数ＫTWの値は「１」である。

【００３４】かかる補正係数ＫTWを求めた後、始動判別
手段９は、基本判別値ＩNEに補正係数ＫTWを乗算するこ
とで、内燃機関１の始動判別のための最終的な判別値Ｉ
CRを決定する（ＳＴＥＰ４）。

【００３５】尚、このような判別値ＩCRは、内燃機関１
の回転数ＮＥの検出値と温度ＴＷの検出値とからマップ
により求めるようにしてもよい。

【００３６】また、本実施形態では、電動機２による内
燃機関１の出力軸の回転駆動（クランキング）に際し
て、電動機２の通電電流ＩＭが該電動機２の回転開始初
期に過大なものとなるのを防止するために該通電電流Ｉ
Ｍを所定の上限値ＩLM以下に制限するようにしている。

【００３７】このため、始動判別手段９は、ＳＴＥＰ４
で判別値ＩCRを決定した後、該判別値ＩCRを上記上限値
ＩLMと比較し（ＳＴＥＰ５）、ＩCR＞ＩLMである場合に
は、判別値ＩCRの値を強制的に上限値ＩLMに修正する
（ＳＴＥＰ６）。

【００３８】次いで、始動判別手段９は、ＳＴＥＰ１で
取得した電動機２の通電電流ＩＭの検出値を判別値ＩCR
と比較することで内燃機関１の始動判別を行う（ＳＴＥ
Ｐ７）。この場合、内燃機関１が正常に始動し、該内燃
機関１の出力軸が自律的に回転するような状態（内燃機
関１の完爆状態）では、電動機２の負荷が軽くなるた
め、通電電流ＩＭは判別値ＩCRよりも小さくなる。

【００３９】そこで、始動判別手段９は、ＳＴＥＰ７で
通電電流ＩＭの検出値が判別値ＩCRよりも小さければ
（ＩＭ＜ＩCR）、内燃機関１が正常に始動したと判断
し、その判断結果を示すフラグＦの値を「１」にセット
する（ＳＴＥＰ８）。また、始動判別手段９は、ＳＴＥ
Ｐ７でＩＭ≧ＩCRである場合には、内燃機関１の始動が
未終了であると判断し、フラグＦの値を「０」にセット
する（ＳＴＥＰ９）。

【００４０】以上説明した処理が、始動判別手段９によ
る内燃機関１の始動判別の処理である。

【００４１】尚、始動判別手段９により内燃機関１が始
動したことが判別されたとき（Ｆ＝１の場合）には、コ
ントロールユニット４の電動機制御手段７は、電動機２
への給電を停止せしめ、電動機２の始動用電動機として
の動作を終了させる。また、内燃機関制御手段８は、内
燃機関１のアイドリング運転を行わしめる。そして、そ
の後は、運転者が車両の走行を行うべく図示しないアク
セルを操作すると、そのアクセル操作量等に応じてコン
トロールユニット４が内燃機関１や電動機２の動作状態
を決定し、それに従って内燃機関１や電動機２の動作状
態を制御する。

【００４２】この場合、例えば車両の加速走行時には、
電動機２により駆動力を生成させ、その駆動力と内燃機
関１の駆動力とを併せて車両の駆動輪に伝達する。

【００４３】また、例えば車両の減速走行時には、内燃
機関１への燃料供給を遮断しつつ、駆動輪側から電動機
２に伝達される車両の運動エネルギーによって、該電動
機２の回生発電を行わしめ、その回生発電電力をバッテ
リ３に充電させる。

【００４４】以上説明した本実施形態のハイブリッド車
によれば、電動機２による内燃機関１の始動に際して、
内燃機関１の出力軸をアイドリング回転数で回転させつ
つ、電動機２の通電電流ＩＭを判別値ＩCRと比較するこ
とで、内燃機関１の始動判別を行うことができる。そし
て、この場合、判別値ＩCRは、内燃機関１の回転数ＮＥ
と温度ＴＷとに応じた値に設定するため、電動機２の通
電電流ＩＭと判別値ＩCRとの比較に基づく内燃機関１の
始動判別を適正に行うことができる。また、内燃機関１
の始動をアイドリング回転数で行うことで、その始動に
際しての燃料消費や排ガスの生成状態を良好なものとす
ることができる。

【００４５】尚、本実施形態では、内燃機関１の始動に
際して、内燃機関１の出力軸をアイドリング回転数で回
転させるようにしたが、この際の回転数は、必ずしもア
イドリング回転数に限定されるものではなく、始動時に
おける内燃機関１の燃料消費や排ガス生成状態を高める
ことできるような回転数であれば、他の回転数に設定し
てもよい。そして、この場合に内燃機関１の出力軸を電
動機２により回転させる所定の回転数は、必ずしも一定
値でなくてもよく、内燃機関１の温度等、燃料消費量や
排ガス生成状態に影響を及ぼす要因を考慮して可変的に
定めるようにしてもよい。

【００４６】また、本実施形態では、前記判別値ＩCRを
内燃機関１の回転数ＮＥと温度ＴＷとに応じた値に設定
したが、この他に、さらに電動機２の電源電圧（本実施
形態ではバッテリ３の出力電圧）にも応じた値に設定す
るようにしてもよい。この場合、電動機２の電源電圧が
高い程、内燃機関１の始動時の電動機２の通電電流ＩＭ
は上昇傾向となるので、例えば前記ＳＴＥＰ４で求めた
判別値ＩCRに、電動機２の電源電圧が高い程、値が小さ
くなるように定めた補正係数を乗算することで、該判別
値ＩCRを補正するようにすればよい。

【００４７】また、本実施形態では、内燃機関１の出力
軸と電動機２のロータとは同軸に連接し、それらが同じ
回転数で回転するように構成しているが、内燃機関１の
出力軸と電動機２のロータとをギヤ等を介して連接し、
それらが所定比率の互いに異なる回転数で回転するよう
に構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の始動判別装置を具備したパラレル型の
ハイブリッド車の要部のシステム構成図。

【図２】図１のハイブリッド車の作動を説明するための
フローチャート。

【図３】図２のフローチャートで用いるデータテーブル
を示す説明図。

【図４】図２のフローチャートで用いるデータテーブル
を示す説明図。

【符号の説明】

１…内燃機関、２…電動機、９…始動判別手段（比較手
段）、１０…センサ（機関温度検出手段）、１１…セン
サ（回転数検出手段）、１２…センサ（電流検出手
段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 泉浦 篤 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 沖 秀行 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 内田 敬介 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関と該内燃機関の出力軸にロータを
   連接した電動機とを車両の走行駆動源として具備したハ
   イブリッド車において、前記電動機を前記内燃機関の始
   動用電動機として動作させて該内燃機関を始動する際
   に、該内燃機関の始動を判別する装置であって、 前記電動機の前記始動用電動機としての動作時に該電動
   機の通電電流を検出する電流検出手段と、 該電流検出手段により検出された通電電流を所定の判別
   値と比較する比較手段とを備え、 該比較手段による比較結果に基づき前記内燃機関の始動
   を判別することを特徴とするハイブリッド車の内燃機関
   の始動判別装置。
2. 【請求項２】前記内燃機関又は電動機の回転数を検出す
   る回転数検出手段を備え、前記比較手段は、前記所定の
   判別値を前記回転数検出手段により検出された回転数に
   応じた値に設定することを特徴とする請求項１記載のハ
   イブリッド車の内燃機関の始動判別装置。
3. 【請求項３】前記内燃機関の温度を検出する機関温度検
   出手段を備え、前記比較手段は、前記所定の判別値を前
   記機関温度により検出された内燃機関の温度に応じた値
   に設定することを特徴とする請求項１又は２記載のハイ
   ブリッド車の内燃機関の始動判別装置。