(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド車両のエンジン制御方法において、
（ａ）前記車両のエンジンオフ状態で出力要求パワーを探知し続けて、前記要求パワーが予め設定されたエンジン遅延始動パワーを超えるか否かを判断するステップと、
（ｂ）前記要求パワーが予め設定されたエンジン無遅延始動パワーを超えるか否かを判断するステップと、
（ｃ）前記要求パワーが前記エンジン遅延始動パワーを超えた後に第１の設定時間以内に前記エンジン無遅延始動パワーを超える場合に、直ちに前記エンジンを始動するステップと、
を含み、前記エンジン無遅延始動パワーは、前記エンジン遅延始動パワーよりも大きな値に設定され、前記要求パワーが前記エンジン遅延始動パワーよりも大きく、且つ、前記エンジン無遅延始動パワーよりも小さな場合に、前記第１の設定時間の経過後に前記エンジンを始動することを特徴とするハイブリッド車両のエンジン制御方法。
【請求項２】
（ｄ）前記第１の設定時間の経過時点において時間に対する要求パワーの変化量（勾配）を計算し、これを用いて前記エンジンの始動有無を決定するステップを含む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エンジン制御方法。
【請求項３】
前記要求パワーの変化量が０よりも大きな場合に、前記エンジンを始動することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両のエンジン制御方法。
【請求項４】
前記要求パワーの変化量が０である場合に、第２の設定時間の経過後に前記エンジンを始動することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両のエンジン制御方法。
【請求項５】
前記要求パワーの変化量が０よりも小さな場合に、前記エンジンの始動をオフに維持することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両のエンジン制御方法。
【請求項６】
前記第１の設定時間後に前記第２の設定時間が経過する前に要求パワーが増加して前記エンジン無遅延始動パワーを超えると、前記エンジンを始動することを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両のエンジン制御方法。
【請求項７】
前記第１の設定時間の経過後に前記第２の設定時間が経過する前に前記要求パワーの変化量が０よりも小さくなると、前記第２の設定時間を０にリセットすることを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両のエンジン制御方法。
【請求項８】
前記第２の設定時間が０にリセットされた後に前記要求パワーが前記エンジン遅延始動パワー以下になると、前記第１の設定時間及び前記第２の設定時間を０にリセットすることを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド車両のエンジン制御方法。
【請求項９】
前記第２の設定時間が０にリセットされた後に前記要求パワーが前記エンジン遅延始動パワーを超えると、前記ステップ（ｄ）に戻ることを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド車両のエンジン制御方法。
【請求項１０】
（ｅ）前記エンジンの始動後に前記要求パワーが予め設定されたエンジンオフパワーを超えている状態であると、前記エンジンの始動を維持し、それ以下であれば、前記エンジンの始動をオフにするように制御するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のハイブリッド車両のエンジン制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッド車両のエンジン制御方法に係り、より詳しくは、エンジンの始動時点を制御することにより車両の出力効率及び燃費を向上させることのできるハイブリッド車両のエンジン制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリット車両は、モータ及びエンジンといった２種類の動力源により走行するが、一般に、低速など運転者の要求パワー（アクセルのペダル深さ）が低い領域はモータにより駆動され、高速走行、加速区間、坂登り走行など運転者の要求パワーが高い区間はエンジンが起動されてエンジン及びモータが同時に走行パワーを出力することとなる。
走行中にエンジンをどの時点においてオンにしたりオフにするかによって、車両のエネルギー効率が変化し、有効にエンジンのオン時点を決定することにより車両の燃費を向上させることができる。
【０００３】
従来、ハイブリット車両は、図１に示すように、運転者のアクセルのペダル操作によって、要求パワーが低い領域はモータにより走行するＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）モードにて走行され、運転者の要求パワーが高くなって所定の基準Ｐ２以上である場合にはエンジンを起動してエンジン及びモータを同時に駆動するハイブリッドモードにて走行される。さらに、運転者の要求パワーが所定のヒステリシスＰ１以下に達すると、エンジンをオフにしてＥＶモードにて走行される。
都心走行などの渋滞区間の走行時に運転者がアクセルペダルを頻繁に操作すると、図１に示すように、エンジンのオン／オフが頻繁に行われる。
【０００４】
エンジンを起動してスムーズに車両の走行にエンジンパワーを伝達するためには数秒の時間がかかるが、この数秒の時間前に直ちにエンジンをオフにすると、エンジンのパワーが実際の車両の走行に寄与できないという問題が発生する。
このため、エンジンを起動するときに必要とされる燃料と、起動モータのエネルギー及びエンジンをオフにするときに必要とされるモータのエネルギーが車両の走行とは無関係に無駄使いされて実際に都心走行の燃費が下がるという問題が発生する。
また、一応エンジンを始動すると、たとえ運転者が直ちにアクセルペダルを完全にオフにしたとしても、運転性の側面や再加速に対応するために数秒間エンジンをアイドル状態で始動させておくため、この時にも燃料の消耗が発生して燃費を悪化させるという問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２３８５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、不要なエンジンのオンオフによる燃料消耗及び電気エネルギーの無駄使いを防いで車両の燃費を向上させることができ、有害ガスの発生量を低減することができる他、車両の出力効率を向上させることのできるハイブリッド車両のエンジン制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ハイブリッド車両のエンジン制御方法において、（ａ）前記車両のエンジンオフ状態で出力要求パワーを探知し続けて、前記要求パワーが予め設定されたエンジン遅延始動パワーを超えるか否かを判断するステップと、（ｂ）前記要求パワーが予め設定されたエンジン無遅延始動パワーを超えるか否かを判断するステップと、（ｃ）前記要求パワーが前記エンジン遅延始動パワーを超えた後に第１の設定時間以内に前記エンジン無遅延始動パワーを超える場合に、直ちに前記エンジンを始動するステップと、を含み、前記エンジン無遅延始動パワーは、前記エンジン遅延始動パワーよりも大きな値に設定され、前記要求パワーが前記エンジン遅延始動パワーよりも大きく、且つ、前記エンジン無遅延始動パワーよりも小さな場合に、前記第１の設定時間の経過後に前記エンジンを始動することを特徴とする。
【０００９】
（ｄ）前記第１の設定時間の経過時点において時間に対する要求パワーの変化量（勾配）を計算し、これを用いて前記エンジンの始動有無を決定するステップを含むことを特徴とする。
【００１０】
前記要求パワーの変化量が０よりも大きな場合に、前記エンジンを始動することを特徴とする。
【００１１】
前記要求パワーの変化量が０である場合に、第２の設定時間の経過後に前記エンジンを始動することを特徴とする。
【００１２】
前記要求パワーの変化量が０よりも小さな場合に、前記エンジンの始動をオフに維持することを特徴とする。
【００１３】
前記第１の設定時間後に前記第２の設定時間が経過する前に要求パワーが増加して前記エンジン無遅延始動パワーを超えると、前記エンジンを始動することを特徴とする。
【００１４】
前記第１の設定時間の経過後に前記第２の設定時間が経過する前に前記要求パワーの変化量が０よりも小さくなると、前記第２の設定時間を０にリセットすることを特徴とする。
【００１５】
前記第２の設定時間が０にリセットされた後に前記要求パワーが前記エンジン遅延始動パワー以下になると、前記第１の設定時間及び前記第２の設定時間を０にリセットすることを特徴とする。
【００１６】
前記第２の設定時間が０にリセットされた後に前記要求パワーが前記エンジン遅延始動パワーを超えると、前記ステップ（ｄ）に戻ることを特徴とする。
【００１７】
（ｅ）前記エンジンの始動後に前記要求パワーが予め設定されたエンジンオフパワーを超えている状態であると、前記エンジンの始動を維持し、それ以下であれば、前記エンジンの始動をオフにするように制御するステップをさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、要求パワーの大きさに応じてエンジン始動時間をゆとりよく制御することにより、不要なエンジンのオン／オフによる燃料消耗及び電気エネルギーの無駄使いを防いで車両の燃費を向上させることができる。
また、本発明によれば、不要なエンジンのオン／オフを防いで有害ガスの発生量を低減することができ、車両の出力効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の技術によるエンジン制御を示すグラフである。
【図２】本発明に適用されるハイブリッドシステムの実施形態を示す図である。
【図３】本発明の実施形態によるハイブリッド車両用エンジン制御方法のフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態によるエンジン制御方法のグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態によるエンジン制御方法のグラフである。
【図６】本発明及び従来の技術の制御グラフを比較して示す図である。
【図７】本発明のエンジン制御方法を実際に適用して実験したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳述する。
図２は、本発明の実施形態によるハイブリッド車両のエンジン制御方法が適用されるハイブリッドシステムを示す概略図である。
図２に示すように、本発明が適用されるハイブリッドシステムは、運転要求検出部１０と、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２０と、バッテリー４０と、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）５０と、ＨＣＵ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）６０と、ＭＣＵ（Ｍｏｔｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）７０と、モータ８０と、エンジン９０と、変速機１００及び駆動輪１１０を備える。
【００２１】
運転要求検出部１０は、運転者の自動車の運行要求（要求パワー）を検出するものであり、出発及び加速の要求に対するＡＰＳ（Ａｃｃｅｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｏｒ）信号、ブレーキペダル信号、変速レバーにより選択される変速段情報Ｐ／Ｒ／Ｎ／Ｄ／Ｅ／Ｌ）などを検出してそれに関する情報を出力する。以下、ＡＰＳを中心に要求パワーについて説明する。
ＥＣＵ２０は、運転要求検出部１０からの運行要求（要求パワー）信号と、冷却水温及びエンジントルクなどのエンジン状態情報に基づいて、エンジン９０の全般的な動作を制御する。
バッテリー４０は、ハイブリッドモードにてモータ８０に電圧を供給し、減速時に回生制動エネルギーを回収して充電される。
【００２２】
ＢＭＳ５０は、バッテリー４０の電圧、電流、温度などの情報を総合的に検出してバッテリー４０のＳＯＣ状態を管理制御し、モータ８０の出力トルクにより供給される電流量を制御する。
ＨＣＵ６０は、ハイブリッド車両の全般的な動作を制御する上位制御器であり、各装置別に制御器をネットワークに接続して相互間の情報を授受し、協力制御を実行してエンジン９０及びモータ８０の出力トルクを制御し、目標ギア比を制御して走行を維持する。
上記のハイブリッドシステムは、一般に当業者に広く知られているものであるため、各構成要素についての詳細な説明は省略する。
【００２３】
図３は、本発明の実施形態によるハイブリッド車両のエンジン制御方法のフローチャートであり、図４及び図５は、エンジン要求パワーの経時変化を示すグラフである。
図３及び図４に示すように、電気車（ＥＶ）走行モードのようにエンジン９０の始動がオフになった状態で、車両のＥＣＵ２０またはＨＣＵ６０において車両の出力要求パワーを探知し続けて（Ｓ１）、要求パワーが予め設定されたエンジン遅延始動パワーＰ２を超えるか否かを判断する（Ｓ１０）。
一つまたは多数の実施形態において、エンジンの要求パワーは、運転者がアクセルのペダルを踏み込む度合いを運転要求検出部１０において感知した信号（ＡＰＳ）から把握することができる。
【００２４】
そして、要求パワーがエンジン遅延始動パワーＰ２を超える場合に、図３に示すように、第１の時間カウントを開始する（Ｓ１１）。
一方、車両のＥＣＵ２０またはＨＣＵ６０においては、要求パワーが予め設定されたエンジン無遅延始動パワーＰ３を超えるか否かも判断する（Ｓ２０）。図４及び図５に示すように、エンジン無遅延始動パワーＰ３は、エンジン遅延始動パワーＰ２よりも大きな値に設定される。そして、エンジンオフパワーＰ１は、エンジン遅延始動パワーＰ２よりも小さな値に設定される。
従来の技術の場合、エンジン無遅延始動パワーＰ３及びエンジンオフパワーＰ１のみから構成されていたが、本発明の場合には、これらに加えて、エンジン遅延始動パワーＰ２をも含む。
【００２５】
要求パワーがエンジン遅延始動パワーＰ２を超えた後に第１の設定時間以内にエンジン無遅延始動パワーＰ３を超える場合に、車両のＥＣＵ２０またはＨＣＵ６０は、エンジンを直ちに始動するように制御する（Ｓ３０）。すなわち、図４の要求パワーラインＬにおけるＦ２地点がこれに相当する。Ｆ２地点において、要求パワーはエンジン遅延始動パワーＰ２及びエンジン無遅延始動パワーＰ３よりも大きくなり、この地点Ｆ２においてエンジン９０が直ちに始動されてＲＰＭがＥ２のように発生する。
一方、要求パワーがエンジン遅延始動パワーＰ２よりも大きく、且つ、エンジン無遅延始動パワーＰ３よりも小さい場合には、車両のＥＣＵ２０またはＨＣＵ６０は、カウントされた第１の時間が第１の設定時間Ｔ１を超えるか否かを判断する（Ｓ２１）。
【００２６】
一つまたは多数の実施形態において、カウントされた第１の時間が第１の設定時間Ｔ１を超える場合に、車両のＥＣＵ２０またはＨＣＵ６０は、エンジン９０を直ちに始動する。図４に示すＦ１地点がこの場合に相当する。すなわち、本発明の実施形態によれば、ＡＰＳなどによって把握される運転者の要求パワーがエンジン遅延始動パワーＰ２のみを超えた場合には直ちにエンジン９０を始動せず、所定の第１の設定時間Ｔ１を遅延させた後にエンジン９０を始動する。このため、運転者の要求パワーのピーク値を吸収して頻繁なエンジン９０のオンオフを防ぐことにより、車両の燃費を向上させることが可能になる。
【００２７】
また、他の一つまたは多数の実施形態においては、図３に示すように、ステップＳ２１後に、車両のＥＣＵ２０またはＨＣＵ６０が要求パワーの変化量を考慮することもある（Ｓ４０／Ｓ４１）。すなわち、第１の設定時間の経過時点において時間に対する要求パワーの変化量（図４における要求パワーの勾配）を車両のＥＣＵ２０またはＨＣＵ６０において計算し、これを用いてエンジン９０の始動有無を決定する（Ｓ４０）。要求パワーの変化量は、要求パワーが時間別に変化する勾配であって、ＡＰＳ値の場合にアクセルペダル変化の勾配となる。
もし、要求パワーの変化量、すなわち、要求パワーの勾配が０よりも大きな値を有すると（Ｓ４１）、要求パワーが増加している状態であるため、この場合には、車両のＥＣＵ２０またはＨＣＵ６０においてエンジン９０を直ちに始動する。
【００２８】
これは、図５におけるケース１（ＣＡＳＥ○１○）の場合であり、Ｋ１地点における勾配が正の値であるため、直ちにエンジン９０を始動することによりエンジン９０のＲＰＭがＭ１のように現れる。
これに対し、要求パワーの変化量、すなわち、図４の要求パワーＬの勾配が０またはそれよりも小さな値を有すると（Ｓ４２）、エンジン９０を直ちに始動しない。
この場合には、車両のＥＣＵ２０またはＨＣＵ６０において第２の時間をカウントし（Ｓ４３）、２つの場合に分けて判断する。
【００２９】
要求パワーの変化量（勾配）が０である場合には、要求パワーの大きさが維持されているため、カウントされた第２の時間が第２の設定時間Ｔ２を経過すると（Ｓ４４）、車両のＥＣＵ２０またはＨＣＵ６０においてエンジン９０を始動する。これは、図５に示すケースのうちケース２（ＣＡＳＥ○２○）の場合であり、図５に示すように、第２の設定時間Ｔ２分だけ遅延した後に、時点Ｋ２においてエンジン９０を始動する。このため、この場合に、Ｍ２地点においてエンジン９０のＲＰＭが現れる。
【００３０】
そして、要求パワーの変化量（勾配）が０よりも小さい場合には、要求パワーの大きさが減少している状態を示すため、車両のＥＣＵ２０またはＨＣＵ６０においてカウントされた第２の時間を０にリセットする（Ｓ４５）。
これは、図５に示すケース３（ＣＡＳＥ○３○）の場合である。ケース３の場合に、第１の設定時間Ｔ１の経過時点Ｋ１において勾配が負の値を有するため、第２の時間カウントが０にリセットされる（Ｓ４５）。このため、第２の設定時間Ｔ２が経過しても、エンジン９０が始動されない（Ｍ３）。
一方、図３に示すように、第２の設定時間が０にリセットされた後に、要求パワーがエンジン遅延始動パワーＰ２以下になるか否かを車両のＥＣＵ２０またはＨＣＵ６０において判断する（Ｓ４６）。
【００３１】
この判断ステップにおいて、要求パワーがエンジン遅延始動パワー以下であると判断されると、第１の設定時間及び第２の設定時間を両方とも０にリセットし、ステップＳ１０に戻る（Ｓ４７）。
この判断ステップにおいて、要求パワーがエンジン遅延始動パワーＰ２を超えると判断されると（Ｓ４８）、ステップＳ４０に戻り、要求パワーの変化量が正の値を有するか否かを判断する。
図５に示すケース３（ＣＡＳＥ○３○）は、要求パワーがエンジン遅延始動パワーＰ２よりも小さな場合であるため、ステップＳ４６における判断によりステップＳ４７に移行する。
【００３２】
一方、車両のＥＣＵ２０またはＨＣＵ６０においては、ステップＳ３０、ステップＳ４１、ステップＳ４４などにおいて、エンジン９０が始動された後に、要求パワーが予め設定されたエンジンオフパワーＰ１を超えるか否かを判断する（Ｓ５０）。
車両のＥＣＵ２０またはＨＣＵ６０において、要求パワーが予め設定されたエンジンオフパワーＰ１を超えると判断された場合には、エンジン９０の始動を維持し、要求パワーがエンジンオフパワーＰ１以下になると、エンジン９０の始動をオフにするように制御する（Ｓ５０）。
上述した本発明の実施形態によるハイブリッド車両のエンジン制御方法によれば、要求パワーがＰ３を超えると、エンジンを直ちに始動して、遅延することなく直ちに高パワーのエンジンを駆動することにより、所望の出力性能が得られる。
【００３３】
そして、図６に示すように、運転者の要求パワーがＰ２とＰ３との間にあると、所定時間Ｔ１を遅延した後にエンジンを始動することにより、従来の技術に比べて不要なエンジンのオン／オフを防いで車両の燃費を向上させることができる。
一方、運転者の要求パワーがＰ２とＰ３との間に存在する場合に、これをさらに細分化して、要求パワーの変化量によりエンジンの始動を制御することにより、一層精度よく不要なエンジンのオン／オフ回数を減らすことができる。
すなわち、図７に示すように、要求パワーがＰ２とＰ３との間にあると、所定時間を遅延した後に要求パワーの変化量（勾配）を判断して、勾配が負の値を有すると、不要なエンジン始動を防ぐことにより車両の燃費向上に寄与する。
【００３４】
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。  
【符号の説明】
【００３５】
Ｐ１…エンジンオフパワー
Ｐ２…エンジン遅延始動パワー
Ｐ３…エンジン無遅延始動パワー
Ｔ１…第１の設定時間
Ｔ２…第２の設定時間  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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