(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとバッテリとモータとを備え、前記エンジンの出力と前記バッテリを電源とする前記モータの出力の一方または両方を適宜選択して走行するハイブリッド車にして、
前記エンジンの冷却水の少なくとも一部を保温状態に保持する蓄熱器と、
前記畜熱器内の冷却水を前記エンジン内へ移送するポンプと、
前記モータまたは電動スタータの少なくとも一方を含むエンジン始動用駆動手段と、
車輌運転時に運転者により閉じられるキースイッチと、
前記キースイッチが閉じられることに応答して前記モータを車輌駆動に待機させると共に前記エンジンを始動させる動力源管理手段とを有し、
前記動力源管理手段は、前記キースイッチが閉じられたとき、前記畜熱器内の冷却水の温度が前記エンジン内の冷却水の温度より所定値以上高ければ、先ず前記ポンプを作動させて前記畜熱器内の冷却水を前記エンジン内へ移送した後、基本的には前記ポンプを作動させることにより前記エンジン内の冷却水が所定温度に達し或は達すると推定される時間の経過を待って前記エンジン始動用駆動手段を作動させて前記エンジンを始動させるが、前記エンジン内の冷却水が所定温度に達し或は前記所定時間が経過する前であっても、アクセル開度が所定のしきい値以上であることが検出されたときには、直ちに前記エンジン始動用駆動手段を作動させるよう構成されていることを特徴とするハイブリッド車。
【請求項２】
請求項１のハイブリッド車であって、前記動力源管理手段は、更に前記エンジン内の冷却水が所定温度に達し或は前記所定時間が経過する前であっても前記バッテリの充電度が所定のしきい値以下であることが検出されたときには直ちに前記エンジン始動用駆動手段を作動させることを特徴とするハイブリッド車。
【請求項３】
請求項１のハイブリッド車であって、前記動力源管理手段は前記所定時間が経過したときにも前記エンジン内の冷却水の温度が前記の推定された所定温度に達しない状態が所定回数生じたときには前記エンジン始動用駆動手段の作動に先立つ前記ポンプの作動を省略することを特徴とするハイブリッド車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エネルギ資源の節約と環境保全に配慮し、エンジンによる駆動と電動モータによる駆動とを適宜組み合わせて車輌駆動を行なうハイブリッド車に係り、特にハイブリッド車の特性に関連してその冷温始動時の回転性能および排気特性を改善することに係る。
【０００２】
【従来の技術】
エネルギ資源の節約と環境保全のために、車輌運転中に生ずる信号待ち停車や道路渋滞による停車或いは緩走時の如くエンジンの一時停止が許容され或いは望まれる所定の条件が成立したとき、エンジンを一時停止させることが考えられ、また一部の自動車等の車輌に於いて実施されている。かかる車輌運行中に於けるエンジンの一時停止は、車輌が、互いに動力伝達関係に接続されたエンジンと電動機能を有する手段と発電機能を有する手段と、バッテリとを備え、エンジンの出力とバッテリを電源とする電動機能手段の出力の一方または両方を適宜選択して走行すると共に、エンジンの出力と車輌の走行慣性の一方または両方により発電機能手段が適宜駆動されてバッテリを充電するよう構成されていることにより可能とされており、このようにエンジンと電動機能手段のいづれによっても駆動される車輌はハイブリッド車と称せられている。
【０００３】
かかるハイブリッド車に関する特許出願としては、特開平７−２５５１０４号公報等がある。
【０００４】
かかるハイブリッド車は、上記の通りその運転の途中で適宜エンジンを停止するが、車輌が始動されるときには、先ずエンジンが始動される。それは、現在ハイブリッド車と称されているもの技術概念は、元来エンジンにより駆動されていた車輌に電動機能手段を追加し、本来ならば全てエンジンにて駆動すべきところを、車輌の運転状況の如何によって、その一部を電動機能手段により肩代わりさせるというものであるからであり、またエンジンが一旦冷えた後車輌の運転が開始されるときには、エンジンは正常な作動を行うべくなるべく早く暖機されなければならないということが自明の要件として認識されているからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ハイブリッド車は、エンジンが停止していても電動機能手段のみによっても運転できるものである。そうであれば、車輌の始動は先ずエンジンを始動することから始めるという従来の技術概念は必ずしも踏襲されなくてよい筈である。車輌が動き始める前にエンジンが回転を始めていることが必ずしも要求されないとなれば、エンジンの始動態様には新たな局面が開ける。特にエンジンが冷温状態から始動されるときには、もしエンジンを予熱する余裕が与えられれば、それによってエンジンの始動回転は滑らかになり、またエンジンの冷温始動時に於ける排気中への有害成分の排出を低減することができる。
【０００６】
本発明は、かかるハイブリッド車の特性に着目し、これを利用して、エンジンの冷温始動時に於ける回転特性および排気特性が改善されたハイブリッド車を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、エンジンとバッテリとモータとを備え、前記エンジンの出力と前記バッテリを電源とする前記モータの出力の一方または両方を適宜選択して走行するハイブリッド車にして、
前記エンジンの冷却水の少なくとも一部を保温状態に保持する蓄熱器と、
前記畜熱器内の冷却水を前記エンジン内へ移送するポンプと、
前記モータまたは電動スタータの少なくとも一方を含むエンジン始動用駆動手段と、
車輌運転時に運転者により閉じられるキースイッチと、
前記キースイッチが閉じられることに応答して前記モータを車輌駆動に待機させると共に前記エンジンを始動させる動力源管理手段とを有し、
前記動力源管理手段は、前記キースイッチが閉じられたとき、前記畜熱器内の冷却水の温度が前記エンジン内の冷却水の温度より所定値以上高ければ、先ず前記ポンプを作動させて前記畜熱器内の冷却水を前記エンジン内へ移送した後前記エンジン始動用駆動手段を作動させて前記エンジンを始動させるよう構成されていることを特徴とするハイブリッド車を提供するものである。
【０００８】
上記の如きハイブリッド車に於いて、前記動力源管理手段は基本的には前記ポンプを作動させることによりエンジン内の冷却水が所定温度に達し或は達すると推定される時間の経過を待って前記エンジン始動用駆動手段を作動させるよう構成されてよい。
【０００９】
この場合、前記動力源管理手段は前記エンジン内の冷却水が所定温度に達し或は前記所定時間が経過する前であってもアクセル開度が所定のしきい値以上であることが検出されたときには直ちに前記エンジン始動用駆動手段を作動させるようになっていてよい。
【００１０】
或はまた、前記動力源管理手段は前記エンジン内の冷却水が所定温度に達し或は前記所定時間が経過する前であってもバッテリの充電度が所定のしきい値以下であることが検出されたときには直ちに前記エンジン始動用駆動手段を作動させるようになっていてよい。
【００１１】
更にまた、前記動力源管理手段は前記所定時間が経過したときにも前記エンジン内の冷却水の温度が前記の推定された所定温度に達しない状態が所定回数生じたときには前記エンジン始動用駆動手段の作動に先立つ前記ポンプの作動を省略するようになっていてよい。
【００１２】
【発明の作用及び効果】
上記の如く、エンジンとバッテリとモータとを備え、エンジンの出力とバッテリを電源とするモータの出力の一方または両方を適宜選択して走行するハイブリッド車に於いては、車輌の始動直後に車輌に要求される出力或はその変動は、多くの場合モータのみによっても対応できるので、キースイッチが閉じられたとき畜熱器内の冷却水の温度がエンジン内の冷却水の温度より所定値以上高い場合、即ち畜熱器内に蓄えられた冷却水をエンジン内へ移送することによりエンジンを実質的に予熱することができるような場合には、先ずポンプを作動させて畜熱器内の冷却水をエンジン内へ移送した後エンジン始動用駆動手段を作動させてエンジンを始動するようにすれば、蓄熱器に蓄えられた熱によってエンジンを始動に先立って暖め、エンジンオイルを軟らかくしてエンジンを当初の回転から滑らかにし、また気筒内の燃料を燃え易くしてＨＣやＣＯの如き有害未燃成分の排出を低減することを、車輌の出力性能を実質的に阻害することなく達成することができる。
【００１３】
また、前記動力源管理手段が基本的にはポンプを作動させることによりエンジン内の冷却水が所定温度に達し或は達すると推定される時間の経過を待ってエンジン始動用駆動手段を作動させるよう構成されていれば、エンジン始動の遅れをを最小限に保って蓄熱器によるエンジン予熱効果を最大限に発揮させることができる。
【００１４】
この場合にも、前記動力源管理手段はエンジン内の冷却水が所定温度に達し或は前記所定時間が経過する前であってもアクセル開度が所定のしきい値以上であることが検出されたときには直ちに前記エンジン始動用駆動手段を作動させるようになっていれば、特に車輌の始動直後に大出力が要求されるときにも、エンジン始動をそれに対応させることができる。
【００１５】
或はまた、前記動力源管理手段はエンジン内の冷却水が所定温度に達し或は前記所定時間が経過する前であってもバッテリの充電度が所定のしきい値以下であることが検出されたときには直ちに前記エンジン始動用駆動手段を作動させるようになっていていれば、バッテリの充電度が不足していてモータのみでは車輌に対する出力要求に応じきれないときには、蓄熱器によるエンジン予熱を臨時に見送って直ちにエンジンを始動させることができる。
【００１６】
更にまた、前記動力源管理手段は前記所定時間が経過したときにもエンジン内の冷却水の温度が前記の推定された所定温度に達しない状態が所定回数生じたときにはエンジン始動用駆動手段の作動に先立つポンプの作動を省略するようになっていていれば、該ポンプを含む蓄熱系に作動不良が生じたとき、かかるエンジン予熱手段が反って車輌性能を阻害することとなるのを防止することができる。尚、上記の所定回数は、１であってもよいが、偶々いづれかの関連部位に誤動作が生じたことにより折角の改良手段が無効化されることなく、また装置に実際に故障が生じたときには遅滞なくそれに対処できるよう、適当な複数回に設定されるのが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照して、本発明を実施例について詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明によるハイブリッド車に於ける動力源の構造を解図的に示す図である。図１に於いて、１はエンジンであり、エンジンには遊星歯車機構を備えた駆動連結装置２を介してジェネレータ３とモータ４とが互いに動力を伝達し合う関係に連結されている。更に、これらの駆動連結体には、図の解図的表示では、モータの軸部を介して変速機５が連結されており、エンジン、ジェネレータ、モータはこの変速機および一対の車軸６ａ、６ｂを経て駆動輪７ａ、７ｂと動力伝達関係に連結されている。尚、図示の解図的表示では、変速機５の一部に差動歯車機構８が組み込まれており、変速機5を経て一対の車軸６ａ、６ｂに伝達される回転動力は車軸６ａ、６ｂに差動的に伝達されるようになっている。
【００１９】
９はバッテリであり、インバータ１０を経てジェネレータ３およびモータ４と電気的に接続されている。ジェネレータは車輌減速走行中の車輌慣性またはエンジンの一方または両方により駆動されることにより発電を行なってバッテリを充電し、モータはこのバッテリを電源として適宜車輌を駆動する。尚、図１の構成では、ジェネレータ３とモータ４とは別々の装置として設けられているが、これら両者はモータ〓ジェネレータと称される一体の装置であって、電気回路の切換えによりモータまたはジェネレータとして作動するものにより置き換えられてもよい。従って本願にて図１の実施例をはなれてモータと称する手段は、図示のモータ４の如き電動機能のみを有する手段とモータ〓ジェネレータと称される電動機能と発電機能の両方を有する手段の両方を含むものである。同様に本願にて図１の実施例をはなれてジェネレータと称する手段は、図示のジェネレータ３の如き発電機能のみを有する手段とモータ〓ジェネレータと称される電動機能と発電機能の両方を有する手段の両方を含むものである。
【００２０】
エンジン１には、その冷却水の一部を取り出して保温状態に保持することのできる蓄熱器１１が、ポンプ１２によりエンジンとの間に冷却水をやり取りできるように設けられている。蓄熱器１１の容量は、以下に詳細に説明されるその作用効果を最大限に発揮できるよう、車輌の運転環境を考慮に入れて定められればよい。また、図には示されていないが、エンジンにはその排気系に三元触媒等による触媒コンバータが設けられていてよい。かかる触媒コンバータは或る温度以上の暖機状態に達しないと排気中のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣの如き有害成分を浄化する機能を発揮しないものであり、この点からもエンジンが冷温状態で運転される時間は可及的に短くされるのが好ましい。
【００２１】
エンジン１、ジェネレータ３、モータ４、変速機５、ポンプ１２の作動は、コンピュータを組み込んだ電気式制御装置１３により以下に説明される要領にて制御され、本発明によるハイブリッド車の運転が行なわれるようになっている。エンジン１の始動のための駆動はモータ４により行なわれてよいが、モータ４とは別にエンジン始動専用のスタータが設けられてもよい。電気式制御装置１３には、本発明の作動に関係する情報として、アクセルペダルの踏み込み量Ｄｐを示す信号、車速Ｓｖを示す信号、エンジンの温度Ｔｅを示す信号、蓄熱器１１の温度Ｔａを示す信号、バッテリの充電度Ｃｂを示す信号が入力されるようになっている。
【００２２】
次に、図１に示す如き構成を備えたハイブリッド車の本発明に係わる作動を図２に示すフローチャートを参照して説明する。尚、図２のフローチャートは本発明によるハイブリッド車に於ける制御上の種々の可能性の全てを一つのフローチャートに組み込んだものであり、本発明の達成のためにはその全てのステップが必要というのではない。省略してもよいステップについては、その都度指摘する。
【００２３】
図には示されていないキースイッチの閉成により車輌の運転が開始されると、ステップ１０にて、車輌はエンジンが完爆するまでモータ４により運転者の運転指令に対応する状態に設定されると共に、エンジン内冷却水温度Ｔｅおよび蓄熱器内冷却水温度Ｔａを含む図１に示す如き必要なデータの読込みが行われる。
【００２４】
次いでステップ２０に於いて、フラッグＦが１であるか否かが判断される。フラッグＦは、コンピュータによるこの種の制御システムに於いて常套とされている通り、毎回の制御運転の開始に当たって０にリセットされるものであり、従ってこのフローチャートによる制御が開始後初めてステップ２０に至った時には０となっている。従ってこのとき制御はステップ３０へ進む。
【００２５】
ステップ３０に於いては、エンジン１内の冷却水の温度Ｔeが蓄熱器１１内の冷却水の温度Ｔaよりある所定の温度差ΔＴだけ低い温度より更に低い状態にあるか否かが判断され、答えがイエスの時には制御はステップ４０へ進む。この温度差ΔＴは、蓄熱器１１内に保温保持されているエンジン冷却水をエンジンへ供給することにより実質的にエンジンを温める効果が得られるか否かの限界の温度差である。従ってステップ３０の答えがノーである場合、即ち蓄熱器内に保持された冷却水をエンジンへ供給しても実質的なエンジン予熱が得られないときには、制御は以下のステップ４０に続くエンジン予熱のための作動を行なわず、直ちにステップ７０へ進み、エンジンの始動が行なわれる。
【００２６】
制御がステップ４０へ進むと、ここでポンプ１２が作動され、蓄熱器１１内に保温保持された冷却水をエンジン１内へ移送する操作が開始される。
【００２７】
次いでステップ５０に於いて、ステップ１０にて読み込まれたエンジン内冷却水温Ｔeと蓄熱器内冷却水温Ｔaとから、温度Ｔeの状態にあったエンジン内へ温度Ｔaの蓄熱器内冷却水が順調に送り込まれたときエンジン内にて達成されると推定される予熱冷却水温Ｔ１が計算される。
【００２８】
次いで制御はステップ６０へ進み、エンジン内冷却水温ＴeがＴ１に達したか否かが判断される。当初は答えは当然ノーであり、制御はステップ８０へ進み、ここで電気式制御装置１３内に組み込まれた電子カウンタのカウント値Ｃ１が１だけ増大される。カウント値Ｃ１も制御の開始に当たって０にリセットされたものである。
【００２９】
次いでステップ９０にてカウント値Ｃ１が所定のカウント値Ｃ１０に達したか否かが判断される。このカウント値Ｃ１０は、蓄熱器１１内に保持されていた温度Ｔaの所定量の冷却水が、当初ステップ１０にて測定された温度Ｔeの状態にあったエンジン内へ順調に送り込まれれば、ステップ６０に於ける判断結果が当然イエスとなるべき時間より幾分大きい時間を計測するためのカウント値である。従ってステップ４０にてポンプが作動開始されたにも拘わらずカウント値Ｃ１０がカウントされる迄ステップ６０に於ける判断結果がノーとなることは、ポンプ１２を含む冷却水移送系に何らかの異常が生じた事を示す。そこでステップ９０の答えがイエスとなったときには、制御はステップ１００へ進み、ここで別のカウント値Ｃ２が１だけ増大される。そしてステップ１１０にてカウント値Ｃ２が所定のカウント値Ｃ２０以上となったか否かが判断される。カウント値Ｃ２０は例えば３−５程度の値とされてよく、これは上記の通りステップ９０の判断結果がイエスとなるような事態が生じても、一度だけでは装置の故障とはせず、それが何度か続いて生じたとき装置に異常が生じたと判断するためのものである。ステップ１１０の答えがノーのときには制御はそのままステップ７０へ進む。
【００３０】
一方ステップ１１０の判断結果がイエスとなったときには、ステップ１２０にてフラッグＦが１に設定され、このことを示す警報ランプの如き適当な警報がオンとされる。フラッグＦ＝１の状態は、警報オンの状態と共に、車輌が運転を停止されたときにも記憶保持され、従って次回の車輌運転開始からは、ステップ２０に於ける判断結果がイエスとなり、最早ステップ３０以後の蓄熱器によるエンジン予熱作動は廃止される。
【００３１】
尚、以上のステップ８０〜１２０の制御は、本発明による車輌の実用上見地からは望ましいものであるが、上述の通りハイブリッド車に於いてエンジンの冷温始動時には、先ずポンプを作動させて畜熱器内の冷却水をエンジン内へ移送した後エンジン始動用駆動手段を作動させるようにし、蓄熱器に蓄えられた熱によってエンジンを始動に先立って暖め、エンジンオイルを軟らかくしてエンジンが始動されたときその回転を滑らかにし、また気筒内の燃料を燃え易くしてＨＣやＣＯのごとき有害未燃成分の排出を低減することを、車輌の出力性能を実質的に阻害することなく達成するという、本発明の基本的趣旨にとって必須のものではないので、省略されてもよい。
【００３２】
装置が正常に作動しているとき、初期の間、ステップ６０にてノーへ進んだ制御は、ステップ９０にても暫くはノーへ進み、制御はステップ１３０に至る。ステップ１３０に於いては、図１に於けるアクセルペダル踏込量Ｄｐを示す信号から得られたアクセル開度θが所定のしきい値θｏより大きいか否かが判断される。しきい値θｏは運転者がアクセルペダルをかなり大きく踏み込んだときのアクセル開度であり、運転者が急加速を求めていることを示す値である。そこでステップ１３０に於ける答えがイエスのときには、制御は直ちにステップ７０へ進み、エンジンを始動させる。
【００３３】
ステップ１３０の答えがノーの時には、制御はステップ１４０へ進み、図１に示すバッテリ充電度Ｃbを示す信号に基づいてバッテリの充電度γが所定の充電度γｏ以下に下がっているか否かが判断される。充電度γｏは、バッテリの充電度がそれ以下ではバッテリの出力に左程余裕がなく、ポンプ１２の駆動に電流を消費するより直ちにエンジンを始動させるのが望まれるようなバッテリ充電度である。そこでステップ１４０の答えがイエスの時にも、制御は直ちにステップ７０へ向かう。そしてステップ１３０及び１４０の答えが何れもノーである時のみ、暫く制御はステップ６０へ戻り、ポンプ１２による蓄熱器１１内の冷却水がエンジン１内へ十分移送され、ステップ６０に於ける答えがイエスに転ずるのを待つ。
【００３４】
尚、ステップ１３０及び１４０による判断とそれによる制御の振り分けも、上に記した本発明の基本的趣旨にとって不可欠のものではなく、これらは一方又は両方とも省略されてもよいものである。
【００３５】
ステップ７０にてエンジンが始動されると、制御はステップ１５０へ進み、カウント値Ｃ１が０にリセットされ、別のカウンタのカウント値Ｃ３が１だけ増大される。次いで制御は１６０へ進み、エンジンが完爆したか否かが判断される。答えがイエスの時には、制御は１７０へ進み、カウント値Ｃ３は０にリセットされ、本発明によるエンジン始動時予熱制御は終了する。尚、このフローチャートには示されていないが、ステップ４０にて開始されたポンプの作動は、エンジンが完爆状態に達した後も、次のエンジン停止に備えてエンジン内にて加熱された冷却水を常に蓄熱器１１内へ通しておくよう、エンジンの運転中連続して運転されてよい。またこの場合、ポンプ１２の作動は、ステップ４０にて作動が開始された後、蓄熱器１１内に保温保持された冷却水の全てをエンジン内へ移送し終わる迄は全力にてなされ、その後はエンジンと蓄熱器１１とを巡る冷却水の緩やかな循環を保持する程度の低速にてなされるようになっていてよい。
【００３６】
エンジンが完爆状態に達する迄は、ステップ１６０に於ける答えはノーであり、制御はステップ１８０へ進み、ここでカウント値Ｃ３が所定のしきい値Ｃ３０を越えたか否かが判断される。しきい値Ｃ３０は、エンジンの始動駆動が開始された後エンジンに異常がなければ完爆が達成されると予期される時間を幾分超えた時間に相当する値である。ステップ１８０の答えがノーである間は、制御はステップ１５０へ戻る。しかしエンジンが完爆することなくステップ１８０の答えがイエスとなるときには、エンジンが正常に始動しないときであり、この時にはステップ１９０にてエンジンが正規の始動に失敗したことを示し、運転者に再度の車輌始動操作を行なう事を促す警報をオンにし、このフローチャートによる一連の制御は一旦終了される。そして運転者が再度車輌始動操作を行なえば、制御は新たにステップ１０より再開される。尚、このようにエンジンが完爆に失敗してこのフローチャートによる一連の制御が終了したときには、最初のスタート時に閉じたキースイッチはそのままにして、別に用意された再始動用の押しボタン等が押されるようにしてよい。
【００３７】
以上に於いては本発明をいくつかの実施例について詳細に説明したが、かかる実施例について本発明の範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるハイブリッド車の駆動構成を解図的に示す図。
【図２】本発明によるハイブリッド車の冷温始動時の駆動制御の一つの実施例を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン
２…駆動連結装置
３…ジェネレータ
４…モータ
５…変速機
６ａ、６ｂ…車軸
７ａ、７ｂ…車輪
８…差動歯車機構
９…バッテリ
１０…インバータ
１１…蓄熱器
１２…ポンプ
１３…電気式制御装置
【図１】
0003687518.tif 000002
【図２】
0003687518.tif 000003