(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク制御が可能な始動モータが付設されている内燃機関に伝動手段を介して補機を連結し、該補機にはさらに当該補機を駆動する駆動モータが連結されており、前記内燃機関を停止する一時停車時には、前記伝動手段が非締結状態とされるとともに、前記駆動モータの出力が前記補機に伝達されることで、前記補機が駆動される一方、一時停車時からの発進時には、前記駆動モータの出力が停止され、かつ前記伝動手段が締結状態とされるとともに、前記内燃機関の出力が前記補機に伝達されることで、前記補機が駆動されるハイブリッド自動車において、
一時停車時からの発進時に前記始動モータがトルクを出力して前記内燃機関を始動するように制御する始動モータ制御手段と、
前記内燃機関の始動に伴って前記駆動モータからの出力を停止するように制御する駆動モータ制御手段と、
前記駆動モータからの出力が停止される直前の前記駆動モータの出力トルクを演算する出力トルク演算手段と、
前記演算された出力トルクを補正値として、前記内燃機関を始動するための始動モータの出力トルクを補正する補正手段とを有することを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
【請求項２】
前記駆動モータ制御手段は、前記駆動モータの出力を停止するタイミングを演算する機能を有し、
発進時における前記始動モータと前記駆動モータの各目標回転数を比較し、前記始動モータの目標回転数が、前記駆動モータの目標回転数以上の場合、前記始動モータの実際の回転数が前記駆動モータの目標回転数を上回ったときに、前記駆動モータの出力を停止し、
前記始動モータの目標回転数が前記駆動モータの目標回転数より小さい場合には、前記始動モータの実際の回転数が収束したときに、前記駆動モータの出力を停止するように制御することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド自動車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原動機としてモータ及び内燃機関を備えたハイブリッド自動車の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータおよび内燃機関を備えたハイブリッド自動車において燃料節約のため、例えば交差点などでの一時停車時に、エンジンを停止するように制御するものがある。このエンジン停止中においても、エアコンなどの補機を駆動させるために、エンジン停止中には、エンジンに代わってモータが補機を駆動するものが知られている。このような技術として、例えば特開平１１−１８７５０２号公報では、補機にモータを連結し、モータはさらにクラッチを介してエンジンと連結するようになっており、走行中は、クラッチが締結状態とされ、エンジンの出力がモータから補機に伝達され、補機が駆動される。このとき、モータはトルクを出力せず、連れ回り運転になる。一時停車時には、エンジンを停止するとともに、クラッチが非締結状態になり、モータがトルクを出力して補機を駆動する。
【０００３】
ドライバによってアクセルが踏まれ、一時停車から発進するときには、モータはスタータモータとしての役割を果たし、補機の駆動を維持しながら、クラッチを介してエンジンにトルクを出力してエンジンをクランキングさせる。これによってエンジンが始動される。
そしてエンジンの回転数が自律運転できるアイドリング回転数に達すると、モータの出力を停止して、補機の駆動をエンジンに切り替える。
また、エンジンを停止している時には、モータはアイドリング回転数に相当する回転数で補機を駆動するようになっており、補機駆動をエンジンとモータの間で切り替える際の回転数変動を緩和するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アイドリング回転数で運転するエンジンは、出力トルクが小さいため、自動車の発進時にモータによって駆動されている補機を急にエンジンによって駆動するように切り替えると、エンジン回転数の低下をもたらし、この結果、始動完了が遅くなり、また急なエンジン回転数の変動で、乗員に違和感を与える問題があった。
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、一時停車時に、モータによって補機を駆動するとともに、一時停車から再発進するときに、エンジンの始動に影響を与えることなく、補機駆動をエンジンに切り替えられるハイブリッド自動車の制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、トルク制御が可能な始動モータが付設されている内燃機関に伝動手段を介して補機を連結し、該補機にはさらに当該補機を駆動する駆動モータが連結されており、前記内燃機関を停止する一時停車時には、前記伝動手段が非締結状態とされるとともに、前記駆動モータの出力が前記補機に伝達されることで、前記補機が駆動される一方、一時停車時からの発進時には、前記駆動モータの出力が停止され、かつ前記伝動手段が締結状態とされるとともに、前記内燃機関の出力が前記補機に伝達されることで、前記補機が駆動されるハイブリッド自動車において、一時停車時からの発進時に前記始動モータがトルクを出力して前記内燃機関を始動するように制御する始動モータ制御手段と、前記内燃機関の始動に伴って前記駆動モータからの出力を停止するように制御する駆動モータ制御手段と、前記駆動モータからの出力が停止される直前の前記駆動モータの出力トルクを演算する出力トルク演算手段と、前記演算された出力トルクを補正値として、前記内燃機関を始動するための始動モータの出力トルクを補正する補正手段とを有するものとした。
【０００６】
請求項２記載の発明は、前記駆動モータ制御手段は、前記駆動モータからの出力を停止するタイミングを演算するとともに、前記始動モータの目標回転数と前記駆動モータの目標回転数とを比較し、前記始動モータの目標回転数が、前記駆動モータの目標回転数以上の場合、前記始動モータの実際の回転数が前記駆動モータの目標回転数を上回ったときに、前記駆動モータからの出力を停止し、前記始動モータの目標回転数が前記駆動モータの目標回転数より小さい場合には、前記始動モータの実際の回転数が収束したときに、前記駆動モータからの出力を停止するように制御するものとした。
【０００７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、一時停車時には、内燃機関に代わって駆動モータが補機を駆動する一方、一時停車時からの発進時には、始動モータが内燃機関を始動するとともに、駆動モータの出力を停止し、補機の駆動を内燃機関に切り替える。この際、駆動モータからの出力を停止する直前の出力トルクを演算によって得、その出力トルクを補正値として始動モータの出力トルクを補正する。
これによって、補機駆動を内燃機関に切り替える際、補機を駆動するためのトルクを始動モータが発生することになり、内燃機関には補機の負荷がかかることなく、内燃機関を円滑に始動させることが可能になる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、駆動モータからの出力を停止し、補機の駆動を内燃機関に切り替えるタイミングを演算するものであって、始動モータの目標回転数が、駆動モータの目標回転数以上の場合、始動モータの実際の回転数が駆動モータの目標回転数を上回ったときに、駆動モータからの出力を停止して切り替えを行い、始動モータの目標回転数が駆動モータの目標回転数より小さい場合には、始動モータの実際の回転数が収束したときに、駆動モータからの出力を停止して切り替えを行うようにしたので、始動モータの目標回転数と駆動モータの目標回転数と異なっても、同じ回転数またはもっとも接近した回転数で切り替えることができる。これによって、切り替えるときの回転数変動を緩和する効果が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１は、ハイブリッド自動車の全体構成を示す図である。
エンジン（ＥＮＧ）１と第１モータ（ＭＧ１）２は共通の出力軸（不図示）を持ち、この出力軸に自動変速機（Ｔ／Ｍ）３を介して駆動輪４が連結され、エンジン１と第１モータ２の出力を単独または双方用いることで車両を駆動する。また第１モータ２は、エンジン１を始動させるとともに、走行中には、運転状態によって発電を行う。
【００１０】
エンジン１には、ワンウェイクラッチ５を介して第２モータ（ＭＧ２）６と補機７が連結され、エンジン１や第１モータ２または第２モータ６は補機７を駆動する。
すなわち、ワンウェイクラッチ５を設けることによって、第２モータ６が出力を停止している時には、エンジン１や第１モータ２の出力を補機７に伝達し補機７を駆動することができるとともに、エンジン１および第１モータ２が出力を停止している時には、第２モータ６の出力を補機７に伝達し補機７の駆動を行うことができる。このとき、第２モータ６で発生する出力はエンジン１には伝達されない。
また、エンジン１を始動する時に、第２モータ６の出力を停止すると、補機７の駆動をエンジン１に切り替えることができる。
【００１１】
第１モータ２には、第１モータ２を制御するためのインバータ（ＩＮＶ１）１５、第１モータコントローラ（Ｍ／Ｃ１）１２が順次接続され、同様に第２モータ６には、第２モータ６を制御するためのインバータ（ＩＮＶ２）１４、第２モータコントローラ（Ｍ／Ｃ２）１３が順次接続されている。
第１モータコントローラ１２、第２モータコントローラ１３およびエンジン１を制御するためのエンジンコントローラ（ＥＣＵ）１１は車両コントローラ１０に接続されている。
インバータ１５、１４に車載バッテリ８が接続され、第１モータ２、第２モータ６は、共通の車載バッテリ８からインバータ１４、１５を介して電力が供給される。
また、第１モータで発電された電気はインバータ１５を介して車載バッテリ８に充電される。
【００１２】
車載バッテリ８には、車載バッテリ８の電圧を測定する電圧センサ１７が設けられ、その測定値がバッテリコントローラ９に出力されている。バッテリコントローラ９は、電圧センサ１７で測定された電圧より、車載バッテリ８の充電量情報（ＳＯＣ）を検出する。この充電量情報は、車速センサ１８からの車速情報、アクセルセンサ１９からのアクセル開度情報およびブレーキセンサ２０からのブレーキの踏み込み量情報とともに、車両コントローラ１０に出力される。
【００１３】
車両コントローラ１０では、入力された車載バッテリ８の充電量情報、車速情報、アクセル開度情報、ブレーキの踏み込み情報をもとに、車両駆動時には、エンジン１の出力トルク指令値Ｔｅ＊を演算し、この出力トルク指令値Ｔｅ＊をエンジンコントローラ１１に出力してエンジン１を制御する。
ハイブリッド自動車が一時停車している時には、車両コントローラ１０は、車載バッテリ８の充電量情報をチェックし、充電量が７０％以上のときには、エンジン１を停止するための指令をエンジンコントローラ１１に出力するとともに、第１モータコントローラ１２、第２モータコントローラ１３に対しては、アイドルストップ作動信号Ｂを出力する。
【００１４】
このアイドルストップ作動信号Ｂによって、第１モータ２はトルクの出力を停止するとともに、第２モータ６は、トルクを出力して補機７を駆動する。このようにすることによって、エンジン１を停止している時にも補機７を駆動し、補機機能が維持される。
また、一時停車している状態から発進するときには、車両コントローラ１０は、第１モータコントローラ１２にエンジン始動指令を与える。このエンジン始動指令には第１モータ２の目標回転数Ｎ１＊の情報が含まれ、第１モータコントローラ１２は、目標回転数Ｎ１＊で回転するように、第１モータ２を制御する。この指令に基づいてエンジン１がクランキングされる。
【００１５】
そして、エンジンが始動することによって、第１モータコントローラ１２で、補機７の駆動をエンジン１に切り替えることができると判断された場合には、エンジン始動終了信号Ｄが車両コントローラ１０に出力され、これを受けて車両コントローラ１０は、第１モータコントローラ１２および第２モータコントローラ１３にアイドルストップ解除信号Ｃを出力する。
このアイドルストップ解除信号Ｃによって、第２モータ６がトルクの出力を停止し、第１モータ２が、エンジン始動に影響を与えないように出力トルクを補正してエンジン１の駆動を行う。
【００１６】
図２は、上記構成の制御装置を示す図である。
第１モータコントローラ１２は、回転数制御部３２、Ｔｈ＊演算部３３、加算器３５、電流制御部３４とを有し、第２モータコントローラ１３は、回転数制御部２０、スイッチ部２２、電流制御部２１とを有している。
回転数制御部２０とＴｈ＊演算部３３には、第２モータの目標回転数Ｎ２＊が与えられている。また、スイッチ部２２の出力であるトルク指令値Ｔ２＊が、Ｔｈ＊演算部３３に出力される。さらに、第１モータの実際の回転数Ｎ１と第１モータの目標回転数Ｎ１＊が、Ｔｈ＊演算部３３に出力されている。
【００１７】
Ｔｈ＊演算部３３は、第２モータ６の出力を停止するタイミングを演算するとともに、第２モータ６を停止させる時に、第１モータ２が出力するトルクを補正する補正トルクＴ１ｈ＊を演算する。ここで、演算された補正トルクＴ１ｈ＊が加算器３５に出力され、回転数制御部３２が出力する制御値Ｔ１＊と加算されて、トルク指令Ｔ１ａ＊として、電流制御部３４に出力される。
【００１８】
次に、図３のフローチャートにしたがって、一時停車でエンジン１を停止させる状態から、エンジン１を始動させて発進するときの制御の流れを説明する。
まず、ステップ１００において、第２モータコントローラ１３で、アイドルストップ作動信号Ｂが車両コントローラ１０から入力されたかを判断し、アイドル作動信号Ｂが入力された場合には、ステップ１０１へ進む。
ステップ１０１において、スイッチ部２２が回転数制御部２０と電流制御部２１を接続し、回転数制御部２０で、実際の回転数Ｎ２が目標回転数Ｎ２＊になるように演算されたトルク指令値Ｔ２＊が電流制御部２１に出力され、第２モータ６の回転数制御が行われる。
この回転数制御によって、エンジン１が停止中にも、第２モータ６によって補機７が駆動される。
【００１９】
ステップ１０２において、Ｔｈ＊演算部３３に、第２モータのトルク指令値Ｔ２＊と第２モータの現在の回転数Ｎ２が入力される。
ステップ１０３においては、第１モータコントローラ１２でエンジン始動指令が入力されたかをチェックし、入力されていない場合、ステップ１００に戻り、ステップ１００〜ステップ１０３を繰り返す。
エンジン始動指令が入力された場合には、ステップ１０４へ進む。
【００２０】
ステップ１０４において、回転数制御部３２に第１モータ２の目標回転数Ｎ１＊が入力され、ここで、この目標回転数Ｎ１＊と実際の回転数Ｎ１とに基づいて、制御値Ｔ１＊が演算される。この制御値Ｔ１＊が加算器３５を経て電流制御部３４に出力され、第１モータ２の回転数制御が行われる。これによって、エンジン１の始動が開始される。
ステップ１０５において、Ｔｈ＊演算部３３では、次式により第２モータ６の出力パワーＰ２を演算する。
Ｐ２＝Ｔ２＊・Ｎ２＋（Ｗ１−Ｗ２）
ただし、Ｎ２は、第２モータの実際の回転数、Ｗ１は第１モータ２から補機７までの伝達損失、Ｗ２は第２モータ６から補機７までの伝達損失である。
【００２１】
ステップ１０６においては、Ｔｈ＊演算部３３で、第１モータの目標回転数Ｎ１＊と第２モータ６の目標回転数Ｎ２＊とを比較し、第１モータの目標回転数Ｎ１＊が第２モータ６の目標回転数Ｎ２＊以上の場合は、ステップ１０７へ、そうでない場合には、ステップ１０８へ進む。
【００２２】
ステップ１０７においては、Ｔｈ＊演算部３３で、第１モータ２の実際の回転数Ｎ１と、第２モータの目標回転数Ｎ２＊とが比較される。第１モータ２の実際の回転数Ｎ１が第２モータの目標回転数Ｎ２＊より小さい場合は、ゼロのトルク補正値Ｔｈ＊を出力してステップ１０９へ進む。
第１モータ２の実際の回転数Ｎ１が第２モータの目標回転数Ｎ２＊以上の場合には、補機７の駆動の切り替えタイミングになったとして、ステップ１１０へ進む。
【００２３】
一方、ステップ１０８においては、Ｔｈ＊演算部３３で第１モータ２の実際の回転数Ｎ１が収束したか否かが判断され、収束しない場合は、ステップ１０７と同じように、ゼロの出力トルク補正値Ｔｈ＊を出力して、ステップ１０９へ進む。
【００２４】
ステップ１０９においては、回転数制御部３２が出力する制御値Ｔ１＊がそのままトルク指令値Ｔ１＊として電流制御部３４に出力される。
ステップ１１０においては、Ｔｈ＊演算部３３から、エンジン始動終了信号Ｄが車両コントローラ１０に出力される。
【００２５】
ステップ１１１において、Ｔｈ＊演算部３３では、次式により補機７を第１モータ２で駆動する場合に必要な出力トルクを演算する。
Ｔｈ＊＝Ｐ２／Ｎ１
ただし、Ｐ２はＮ１≧Ｎ２となる直前のデータである。
ステップ１１２において、上記演算された出力トルクがトルク補正値Ｔｈ＊として加算器３５に出力される。
【００２６】
これによって、第１モータ２の出力トルクが補正される。
ステップ１１３においては、車両コントローラ１０から、第１モータコントローラ１２、第２モータコントローラ１３にアイドルストップ解除信号Ｃが出力される。
これによって、ステップ１１４において、第２モータコントローラ１３のスイッチ部２２が切り替えられ、電流制御部２１にＴ２＊＝０のトルク指令値が入力され、第２モータ６がトルクを出力せず、連れまわり運転になる。あわせて、車両コントローラ１０からは、エンジン始動停止信号Ａが、第１モータ２およびエンジンコントローラ１１に出力されると、始動が完了する。
【００２７】
なお、第２モータ６の出力を停止した後、第１モータコントローラ１２のＴｈ＊演算部３３では、トルク補正値Ｔｈ＊を維持し、第１モータ２がトルクが補正されたままで、始動が完了するまで、エンジン１を駆動する。
本実施の形態では、上記のステップ１０３および１０４が発明における始動モータ制御手段を構成し、ステップ１０６から１１０が駆動モータ制御手段を構成している。また、ステップ１０５および１１１が出力トルク演算手段を、ステップ１１２が補正手段を構成している。
【００２８】
上記のように、一時停車している状態から発進するときに、エンジン１を始動し、エンジン１の始動に伴って補機７を駆動している第２モータ６を停止するとともに、補機駆動をエンジン１に切り替える際に、第２モータ６の出力トルクに基づいて、第１モータ２での出力トルクを演算し、この出力トルクを補正値として第１モータ２の出力トルクを補正するから、補機７の駆動をエンジン１に切り替えた際、第１モータ２が補機７を駆動するトルクを発生するので、エンジン１に補機７の負荷がかからない。
【００２９】
また、補機７の駆動を第２モータ６からエンジン１へと切り替える際、第１モータ２の目標回転数Ｎ１＊と第２モータ６の目標回転数Ｎ２＊とを比較し、第１モータ２の目標回転数Ｎ１＊が、第２モータ６の目標回転数Ｎ２＊以上の場合は、第１モータ２の実際の回転数Ｎ１が第２モータ６の目標回転数Ｎ２＊を上回ったときに、切り替え、第１モータ２の目標回転数Ｎ１＊が第２モータ６の目標回転数Ｎ２＊より小さい場合には、第１モータ２の実際の回転数Ｎ１が収束したときに、切り替えを行うから、切り替えに伴う回転数の変動を最小限に抑えることができる。
これによって、補機７の影響で、エンジン１の始動完了が遅れることがなくなる。また、急なエンジン１の回転数の変動で、乗員に違和感に与えることもない。
【００３０】
図４は、第１モータ２の目標回転数Ｎ１＊が第２モータ６の目標回転数Ｎ２＊以上、図５は、第１モータ２の目標回転数Ｎ１＊が第２モータ６の目標回転数Ｎ２＊より小さい場合のタイムチャートである。
図４において、アクセルが踏まれ、時刻ｔ１でエンジンコントローラ１１にエンジン始動信号が与えられると、第１モータ２がエンジン１を始動する。このとき、第２モータ６は、Ｔ２＊のトルクを出力して、補機７の駆動を維持する。なお、このときの回転数は、目標回転数Ｎ２＊である。
【００３１】
始動によって、第１モータ２の回転数Ｎ１が、第２モータ６の目標回転数Ｎ２＊に達した時刻ｔ２のとき、エンジン始動終了信号（指令）が車両コントローラ１０に与えられるとともに、第２モータコントローラ１３にアイドルストップ解除信号（指令）が与えられる。これによって、第２モータ６がトルクを出力するのを停止される。この際、第２モータ６が補機７を駆動する際の出力トルクを、第１モータ２が出力するから、第１モータ２の回転数Ｎ１は、図示のように、滑らかにＮ１へ回転数を上げることができ、エンジン１を円滑に始動させることができる。
【００３２】
また、第１モータ２の目標回転数Ｎ１＊が第２モータ６の目標回転数Ｎ２＊より小さい場合でも、図５のように、時刻ｔ２で、エンジン１を始動する第１モータ２の回転数Ｎ１が収束したと判断したときに、第２モータ６の出力を停止するとともに、第２モータ６の出力トルクを第１モータ２が出力するようにしたので、補機７の負荷状態によって第１モータ２の回転数が落ちることがなく、エンジン１を円滑に始動させることになる。
【００３３】
図６、７は、従来の方法を用い、第２モータ６の出力を停止している時に、第１モータ２の出力トルクに補正を施さない場合のタイムチャートである。
なお、図６は、上記図４に対応する第１モータ２の目標回転数Ｎ１＊が第２モータ６の目標回転数Ｎ２＊以上の場合、図７は、上記図５に対応する第１モータ２の目標回転数Ｎ１＊が第２モータ６の目標回転数Ｎ２＊より小さい場合である。
図６において、時刻ｔ２で、第１モータ２の回転数が目標回転数に達し、第２モータ６の出力を停止するときに、エンジン１に急に補機７の負荷がかかり、その後、エンジンの回転数が一旦下がってから上昇するので、実質的な始動完了が遅くなる。
また、図７においても、時刻ｔ２で、第１モータ２の回転数が収束したときに第２モータ６の出力を停止すると、上記同様、エンジン１の回転数が一旦下がってから上昇するようになるので、同様に始動完了が遅くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッド自動車の全体構成を示す図である。
【図２】制御装置の構成を示す図である。
【図３】一時停車でエンジン１を停止させる状態から、エンジン１を始動させて発進するときの制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】第１モータの目標回転数Ｎ１＊が第２モータの目標回転数Ｎ２＊以上の場合のタイムチャートである。
【図５】第１モータの目標回転数Ｎ１＊が第２モータの目標回転数Ｎ２＊より小さい場合のタイムチャートである。
【図６】従来の方法を用いた場合のタイムチャートである。
【図７】従来の方法を用いた場合のタイムチャートである。
【符号の説明】
１      エンジン（内燃機関）
２      第１モータ（始動モータ）
３      自動変速機
４      駆動輪
５      ワンウェイクラッチ（伝動手段）
６      第２モータ（駆動モータ）
７      補機
１０      車両コントローラ
１１      エンジンコントローラ
１２      第１モータコントローラ
１３      第２モータコントローラ
１４、１５      インバータ
２０、３２      回転数制御部
２１、３４      電流制御部
３３      Ｔｈ＊演算部
３５      加算器
【図１】
0003719195.tif 000002
【図２】
0003719195.tif 000003
【図３】
0003719195.tif 000004
【図４】
0003719195.tif 000005
【図５】
0003719195.tif 000006
【図６】
0003719195.tif 000007
【図７】
0003719195.tif 000008