JP6520661B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、モータ走行モード中に内燃機関を始動する始動装置を備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。

内燃機関とバッテリによって給電される走行用モータとを駆動源として走行するハイブリッド車両は、内燃機関を停止して走行用モータによって走行可能である。

このハイブリッド車両において、走行用モータにより走行するモータ走行モード中に、ハイブリッド車両が停止された状態で内燃機関を再始動したときに、スタータモータによる再始動に失敗した場合に、内燃機関の再始動を再度指令し、再始動の指令回数が所定回数を超える場合に、その後の再始動を禁止するようにしたものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−１７３１７９号公報

しかしながら、このような従来のハイブリッド装置にあっては、モータ走行モード中に内燃機関の再始動に失敗した場合に、内燃機関の再始動を再度指令し、再始動の指令回数が所定回数を超える場合に、その後の再始動を禁止するだけである。

これにより、モータ走行モードでの走行をそのまま継続すると、過放電によりバッテリの容量不足が発生したときに、走行用モータが停止してしまい、ハイブリッド車両が運転者の意図していない場所に停止してしまうおそれがある。
ハイブリッド車両が意図していない場所に停止すると、内燃機関の再始動が困難となることから、意図していない場所での停止を継続しなければならないおそれがある。

特に、容量が小さいバッテリを搭載したハイブリッド車両においては、容量の大きいバッテリに比べてモータ走行中にバッテリの残容量が少なくなる。これにより、容量の大きいバッテリに比べてバッテリ容量がより一層不足し易くなり、内燃機関の再始動がより一層困難となる。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、モータ走行モード中に内燃機関が再始動されない場合に、運転者の意図していない場所に車両が停止してしまうことを事前に防止できるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、内燃機関と、前記内燃機関を始動させる第１の始動装置と、前記内燃機関を始動させる第２の始動装置と、車両を走行させる走行用モータとを備え、前記内燃機関と前記走行用モータの少なくとも一方を駆動源として前記車両を走行させるハイブリッド車両の制御装置であって、前記内燃機関を停止して前記走行用モータで前記車両を走行させるモータ走行モード中に前記車両が停止された状態で前記内燃機関を再始動する場合に、前記第１の始動装置によって前記内燃機関の再始動を実行し、前記第１の始動装置による再始動に失敗したら、前記第２の始動装置によって前記内燃機関の再始動を実行し、前記第２の始動装置による再始動に失敗したら、前記走行用モータの駆動を禁止するモータ駆動禁止部を有する。

本発明によれば、モータ走行モード中に内燃機関が再始動されない場合に、運転者の意図していない場所に車両が停止してしまうことを事前に防止できる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る制御装置を備えたハイブリッド車両の概略構成図である。 図２は、本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置による始動制御処理のフローチャートである。 図３は、本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両のＩＧを操作したときのタイミングチャートである。

以下、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図３は、本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示す図である。

まず、構成を説明する。
図１において、ハイブリッド車両（以下、単に車両という）１は、内燃機関としてのエンジン２と、変速機３と、モータジェネレータ４と、スタータモータ５と、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）６と、バッテリ７Ａ、７Ｂと、インバータ８と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９とを含んで構成される。

本実施の形態のエンジン２およびモータジェネレータ４は、本発明の駆動源を構成し、モータジェネレータ４は、本発明の走行用モータを構成する。ＩＳＧ６は、本発明の第１の始動装置を構成し、スタータモータ５は、本発明の第２の始動装置を構成する。

エンジン２には、複数の気筒が形成されている。本実施の形態のエンジン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。

変速機３は、エンジン２の回転を変速し、変速したエンジン２の回転をディファレンシャル装置１０からドライブシャフト１１を介して駆動輪１２に伝達する。なお、ドライブシャフト１１および駆動輪１２は、車両１の左右に一対設けられているが、図１では一方のみを図示している。

変速機３としては、ＭＴ(Manual Transmission)において運転者が行う変速操作を、図示しないアクチュエータで自動的に行うことにより、ＡＴ(Automatic Transmission)のような自動変速を可能にしたＡＭＴ(Automated Manual Transmission)を用いてもよい。また、変速機３としては、ＭＴ、ＡＴ、あるいは、ベルトを用いて変速を行うＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）を用いてもよく、特に限定されるものではない。

モータジェネレータ４は、バッテリ７Ａから供給された電力によって駆動されることにより、ディファレンシャル装置１０を回転させる電動機として機能する。モータジェネレータ４は、その出力軸がベルト１３を介してディファレンシャル装置１０と連動する。

電動機として機能するモータジェネレータ４は、車両１の高負荷運転時等にエンジン２をアシストする。また、モータジェネレータ４は、エンジン２が停止中に単独でディファレンシャル装置１０を回転させることにより、車両１を走行するモータ走行モードを実施する。

モータジェネレータ４は、ディファレンシャル装置１０によって駆動されることにより、バッテリ７Ａに充電する電力を生成する発電機として機能する。これにより、モータジェネレータ４は、車両１の制動力を回生する。

インバータ８は、モータジェネレータ４を力行させるときには、バッテリ７Ａが放電した直流電力を交流電力に変換させてモータジェネレータ４に供給し、モータジェネレータ４を回生させるときには、モータジェネレータ４が発電した交流電力を直流電力に変換させてバッテリ７Ａに充電する。
インバータ８は、ＥＣＵ９から駆動要求信号が入力されると、モータジェネレータ４を駆動し、ＥＣＵ９から停止要求信号が入力されると、モータジェネレータ４を停止する。

スタータモータ５は、イグニッションスイッチ（以下、「ＩＧ」と記す）１４によるエンジン２を始動させるためのエンジン始動操作に応じて、バッテリ７Ｂから供給された電力によって駆動される。

スタータモータ５は、その出力軸に図示しないピニオンギヤが取付けられており、バッテリ７Ｂから供給された電力によって回転することで、エンジン２の図示しないクランクシャフトを回転させて、エンジン２に始動時の回転力を与える。

ＩＳＧ６は、ベルト１５を介してエンジン２のクランクシャフトに連結されている。ＩＳＧ６は、バッテリ７Ｂから電力が供給されることにより回転し、ベルト１５を介してエンジン２を始動させる電動機の機能を有する。

さらに、ＩＳＧ６は、走行駆動源としてベルト１５を介してクランクシャフトを回転させることでエンジン２の駆動をアシストし、車両１の走行をアシストする機能を有する。本実施の形態のＩＳＧ６は、本発明のモータジェネレータを構成する。

バッテリ７Ｂは、充電可能な二次電池から構成されている。バッテリ７Ｂは、例えば、鉛電池からなる。バッテリ７Ｂは、約１２Ｖの出力電圧を発生するようにセルの個数等が設定された低電圧バッテリである。

バッテリ７Ａは、充電可能な二次電池から構成され、例えば、リチウムイオン電池からなる。また、バッテリ７Ａは、バッテリ７Ｂより高電圧を発生するようにセルの個数等が設定された高電圧バッテリであり、例えば、約１００Ｖの出力電圧を発生させる高電圧バッテリである。

ＥＣＵ９は、それぞれ図示しない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等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。

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、このコンピュータユニットをＥＣＵ９として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に格納された始動制御プログラムを含んだプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、本実施の形態におけるＥＣＵ９として機能する。

ＥＣＵ９の入力ポートには、車速を検出する車速センサ１６、駆動輪１２の回転速度を検出する車輪速センサ１７、バッテリ７Ａ、７Ｂの残容量を検出するＳＯＣ（State Of Charge）センサ１８、クランクシャフトの回転速度を検出するクランク角センサ１９およびアクセルペダル２１の操作量（以下、単に「アクセル開度」という）を検出するアクセル開度センサ２０を含む各種スイッチ類および各種センサ類が接続されている。

ＥＣＵ９は、ＳＯＣセンサ１８の検出情報に基づいてモータジェネレータ４のみによるモータ走行モード（ＥＶモード）に移行する。
例えば、ＥＣＵ９は、ＳＯＣセンサ１８の残容量が閾値以上のときに、エンジン２を停止し、インバータ８に駆動要求信号を出力する。インバータ８は、駆動要求信号が入力されると、モータジェネレータ４を駆動する。これにより、車両１がモータ走行モードに移行する。

また、ＥＣＵ９は、ＳＯＣセンサ１８の残容量が閾値未満のときに、エンジン２を再始動してエンジン２を駆動源とした走行モードまたはエンジン２とモータジェネレータ４とを駆動源とした走行モードに移行する。

ＥＣＵ９は、モータ走行モード中に車速センサ１６および車輪速センサ１７からの検出情報に基づいて車両１が停止したものと判断した場合において、エンジン２を再始動する場合に、ＩＳＧ６によってエンジン２の再始動を実行し、何らかの理由によりＩＳＧ６による再始動に失敗したら、スタータモータ５によってエンジン２の再始動を実行する。なお、本実施の形態のＥＣＵ９は、車速を検出するセンサとして、車速センサ１６および車輪速センサ１７を備えているが、いずれか一方のみを備えていてもよい。

さらに、ＥＣＵ９は、何らかの理由によりスタータモータ５による再始動に失敗したら、モータジェネレータ４の駆動を禁止し、アクセルペダル２１が踏み込まれても車両１を発進させずに、車両１が停止した状態を維持する。本実施の形態のＥＣＵ９は、本発明のモータ駆動禁止部を構成する。

以上のように構成されたＥＣＵ９によるエンジン２の始動制御について図２を参照して説明する。図２に示すフローチャートは、始動制御のフローチャートである。このフローチャートは、ＥＣＵ９のＲＯＭに格納された始動制御プログラムによって実行される。

まず、ＥＣＵ９は、モータジェネレータ４によって車両１を走行するモータ走行モードで車両１が運転中か否かを判別し（ステップＳ１）、モータ走行モードで車両１が運転中でないものと判断した場合には、今回の処理を終了する。

ステップＳ１において、ＥＣＵ９は、モータ走行モードで車両１が運転中であるものと判断した場合に車速センサ１６および車輪速センサ１７の検出情報に基づいて車両１が停止状態であるか否かを判別する（ステップＳ２）。

ステップＳ２において、ＥＣＵ９は、車速センサ１６および車輪速センサ１７からの検出情報に基づいて車速および駆動輪１２の速度が０または所定車速未満である極低速でないものと判断した場合には、車両が停止状態でないと判断して、今回の処理を終了する。

ステップＳ２において、ＥＣＵ９は、車速センサ１６および車輪速センサ１７からの検出情報に基づいて車速および駆動輪１２の速度が０または極低速であるものと判断した場合には車両１が停止状態であるものと判断する。

ＥＣＵ９は、車両１が停止状態であるものと判断すると、エンジン２の始動要求があるか否かを判別し（ステップＳ３）、エンジン２の始動要求がないものと判断した場合には今回の処理を終了する。
ステップＳ３において、ＥＣＵ９は、エンジン２の始動要求があるものと判断した場合にはエンジン２が初回始動であるか否かを判別する（ステップＳ４）。

ステップＳ４において、ＥＣＵ９は、ＩＧ１４から始動信号が入力した場合に、運転者がＩＧ１４を操作してエンジン２を始動した初回始動であるものと判断して、スタータモータ５に始動信号を出力する。
スタータモータ５は、ＥＣＵ５から始動信号が入力されたときにエンジン２を始動する（ステップＳ５）。ここで、ＩＧ１４による初回始動では、エンジン２が冷機状態でエンジン２の負荷が大きい可能性があるため、スタータモータ５によってエンジン２を始動する。

次いで、ＥＣＵ９は、スタータモータ５によってエンジン２の始動が成功したか否かを判別し（ステップＳ６）、クランク角センサ１９からクランクシャフトが回転したことを示す信号が入力した場合に、スタータモータ５によるエンジン２の始動が成功したものと判断して今回の処理を終了する。

ステップＳ６において、ＥＣＵ９は、クランク角センサ１９からクランクシャフトが回転したことを示す信号が入力しない場合に、スタータモータ５によるエンジン２の始動が失敗したものと判断して、モータジェネレータ４の駆動を禁止する（ステップＳ１２）。これにより、エンジン２の初回始動が失敗した場合には、車両１は、発進されずに停車した状態に維持される。

ステップＳ４において、ＥＣＵ９は、エンジン２が初回始動でないものと判断した場合には、ＩＳＧ６によってエンジン２を再始動する（ステップＳ７）。ステップＳ７において、ＥＣＵ９は、アクセル開度センサ２０によってアクセルペダル２１が踏み込まれたことを示す信号が入力したときに、ＩＳＧ６に始動信号を送信して、ＩＳＧ６を駆動する。

次いで、ＥＣＵ９は、ＩＳＧ６によってエンジン２の再始動が成功したか否かを判別する（ステップＳ８）。ステップＳ８において、ＥＣＵ９は、クランク角センサ１９からクランクシャフトが回転したことを示す信号が入力した場合に、ＩＳＧ６による再始動が成功したものと判断して今回の処理を終了する。

ステップＳ８において、ＥＣＵ９は、クランク角センサ１９からクランクシャフトが回転したことを示す信号が入力しない場合に、ＩＳＧ６による再始動が失敗したものと判断してスタータモータ５によってエンジン２を再始動する（ステップＳ９）。

次いで、ＥＣＵ９は、スタータモータ５によってエンジン２の再始動が成功したか否かを判別する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において、ＥＣＵ９は、クランク角センサ１９からクランクシャフトが回転したことを示す信号が入力した場合に、スタータモータ５によるエンジン２の再始動が成功したものと判断する。

ＥＣＵ９は、スタータモータ５による再始動が成功したものと判断した場合に、次回の始動においてＩＧ１４がＯＦＦからＯＮになるまでの間にアイドリングストップ制御を禁止する（ステップＳ１１）。すなわち、エンジン２を自動停止しない。

すなわち、ＥＣＵ９は、ＩＳＧ６によるエンジン２の再始動が不可能である場合には、ＩＳＧ６の故障やバッテリ７Ｂの残容量が少ない可能性があるものと判断し、ＩＳＧ６による再始動を行わない。

ステップＳ１０において、ＥＣＵ９は、クランク角センサ１９からクランクシャフトが回転したことを示す信号が入力しない場合に、スタータモータ５によるエンジン２の始動が失敗したものと判断して、モータジェネレータ４の駆動を禁止する（ステップＳ１２）。これにより、何らかの原因によってＩＳＧ６およびスタータモータ５の両方によるエンジン２の再始動が失敗した場合には、車両１は、発進されずに停車した状態に維持される。

図３は、初回始動と再始動の定義を説明するための図であり、ＩＧ１４を操作したときのタイミングチャートである。なお、図３において、左方から右方に向かって時間が経過している。

図３において、ＥＣＵ９は、エンジン２の初回始動時に、運転者によってＩＧ１４がＯＦＦからＯＮに操作されると、スタータモータ５によってエンジン２を初回始動する。さらに、モータ走行モードに移行すると、一定期間Ｌの間にエンジン２が停止され、モータジェネレータ４によって車両１が走行される。

ＥＣＵ９は、モータ走行モード中（アイドリングストップ中）に、一定期間Ｌが経過したときにエンジン２を再始動する場合には、ＩＳＧ６によってエンジン２の再始動を行う。次回のエンジン２の始動において、ＩＧ１４がＯＦＦからＯＮに操作されると、スタータモータ５によってエンジン２が初回始動される。図３に示すように、本実施の形態の初回始動とは、ＩＧサイクルにおいて、ＩＧ１４の操作によって行われるものを指す。

このように本実施の形態のＥＣＵ９は、モータジェネレータ４で車両１を走行させるモータ走行モード中にエンジン２を再始動する場合に、ＩＳＧ６によってエンジン２の再始動を実行し、ＩＳＧ６による再始動に失敗したら、スタータモータ５によってエンジン２の再始動を実行し、スタータモータ５による再始動に失敗したら、モータジェネレータ４の駆動を禁止する。

これにより、エンジン２の再始動が失敗した後のモータ走行モード中に、バッテリ７Ａの過放電によって運転者が意図していない場所で車両１が停止されてしまうことを事前に防止できる。

特に、容量が小さいバッテリ７Ａを備えた車両１にあっては、モータ走行モード中の走行距離が短く、モータ走行モード中に運転者の意図した場所まで車両１を走行できない可能性が高い。

したがって、ＩＳＧ６およびスタータモータ５によるエンジン２の再始動が失敗したときに、モータジェネレータ４の駆動を禁止することで、バッテリ７Ａの過放電によって運転者が意図していない場所で車両１が停止されてしまうことをより効果的に防止できる。

また、本実施の形態の車両１によれば、ＩＳＧ６およびスタータモータ５によってエンジン２の再始動を行っているので、ＩＳＧ６およびスタータモータ５のいずれか一方が故障した場合であっても、エンジン２の再始動をより効果的に行うことができる。

また、本実施の形態のＩＳＧ６は、エンジン２を始動する機能、走行駆動源として車両１を走行させるアシスト機能および発電機として機能する。これにより、１つの始動装置によって複数の機能を実行することができ、車両１の部品点数を低減して、部品点数が少ない分だけ、車両１の小型化を図ることができる。

また、ＩＳＧ６によってエンジン２の駆動をアシストすることに加えて、モータジェネレータ４によって車両１の走行をアシストすることで、車両１の運転性能をより効果的に向上できる。

なお、本実施の形態の車両１は、ＥＣＵ９が、各種モータ類、各種スイッチ類および各種センサ類の入出力を制御しているが、ＥＣＵ９の代わりにＨＣＵ（Hybrid Control Unit）によって各種モータ類、各種スイッチ類および各種センサ類の入出力を制御してもよい。

これに限らず、インバータ８への駆動要求および停止要求をＥＣＵ９からＨＣＵを経てインバータ８に出力し、各種モータの始動要求および停止要求は、ＥＣＵ９で行うようにしてもよい。

本発明の実施の形態を開示したが、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...ハイブリッド車両、２...エンジン（内燃機関）、４...モータジェネレータ（走行用モータ）、５...スタータモータ（第２の始動装置）、６...ＩＳＧ（第１の始動装置，モータジェネレータ）、９...ＥＣＵ（モータ駆動禁止部）

Claims (2)

1. 内燃機関と、前記内燃機関を始動させる第１の始動装置と、前記内燃機関を始動させる第２の始動装置と、車両を走行させる走行用モータとを備え、
   前記内燃機関と前記走行用モータの少なくとも一方を駆動源として前記車両を走行させるハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記内燃機関を停止して前記走行用モータで前記車両を走行させるモータ走行モード中に前記車両が停止された状態で前記内燃機関を再始動する場合に、前記第１の始動装置によって前記内燃機関の再始動を実行し、前記第１の始動装置による再始動に失敗したら、前記第２の始動装置によって前記内燃機関の再始動を実行し、前記第２の始動装置による再始動に失敗したら、前記走行用モータの駆動を禁止するモータ駆動禁止部を有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記第１の始動装置は、前記内燃機関を始動する機能、走行駆動源として前記車両を走行させるアシスト機能および発電機として機能するモータジェネレータからな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の制御装置。