(57)【要約】【課題】エンジンの駆動を広範囲でアシストして燃費の向上を実現すること。【解決手段】エンジン駆動制御システム（３）は、クランクシャフト（１０）を回転駆動するモータジェネレータ（２０）と、エンジン回転数に応じてクランクシャフトの回転を駆動輪側に伝達する自動クラッチ（２４）と、モータジェネレータの駆動を制御する制御手段（２、２３）と、を備える。自動クラッチは、エンジン回転数がエンジン始動開始となる第１の回転数（Ｎ１）より大きい第２の回転数（Ｎ２）に達したらクランクシャフト側と駆動輪側とを接続する。制御手段は、エンジン回転数が第１の回転数に達するまでモータジェネレータを駆動した後、モータジェネレータの駆動を停止してモータジェネレータの駆動トルクを変更し、エンジン回転数が第２の回転数に達したら変更後の駆動トルクでモータジェネレータを駆動する。【選択図】図４
2018062228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトを回転駆動するモータとしての機能と、前記クランクシャフトの回転から回生起電力を生成するジェネレータとしての機能とを有するモータジェネレータと、
エンジン回転数に応じて前記クランクシャフトの回転を駆動輪側に伝達する自動クラッチと、
エンジン及び前記モータジェネレータの駆動を制御する制御手段と、を備え、
前記自動クラッチは、エンジン回転数がエンジン始動開始となる第１の回転数より大きい第２の回転数に達したら前記クランクシャフト側と前記駆動輪側とを接続し、
前記制御手段は、エンジン回転数が前記第１の回転数に達するまで前記モータジェネレータを駆動した後、前記モータジェネレータの駆動を停止して前記モータジェネレータの駆動トルクを変更し、エンジン回転数が前記第２の回転数に達したら変更後の駆動トルクで前記モータジェネレータを駆動することを特徴とするエンジン駆動制御システム。
【請求項２】
前記自動クラッチは、エンジン回転数が前記第２の回転数より小さい第３の回転数を下回ったら前記クランクシャフト側と前記駆動輪側との接続を解除し、
前記制御手段は、前記第３の回転数を下回ったら前記モータジェネレータの駆動を停止することを特徴とする請求項１に記載のエンジン駆動制御システム。
【請求項３】
前記制御手段は、エンジン回転数が前記第１の回転数より大きくて、且つ、前記自動クラッチの接続が解除されている場合、前記モータジェネレータの駆動トルクを変更することを特徴とする請求項２に記載のエンジン駆動制御システム。
【請求項４】
前記制御手段は、エンジン回転数が前記第２の回転数より大きい第４の回転数に達したら前記モータジェネレータの駆動を停止することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンジン駆動制御システム。
【請求項５】
前記モータジェネレータに電力を供給し、前記モータジェネレータからの回生起電力を蓄えるバッテリを更に備え、
前記制御手段は、前記モータジェネレータの駆動が停止している間、前記回生起電力で前記バッテリを充電するように前記モータジェネレータを制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のエンジン駆動制御システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記バッテリの電圧が第１の電圧より低い場合に前記モータジェネレータの駆動を停止することを特徴とする請求項５に記載のエンジン駆動制御システム。
【請求項７】
前記制御手段は、エンジン回転数が前記第１の回転数を下回り、車両の停止した状態が所定時間継続された場合、前記エンジンの駆動を停止するアイドリングストップを実施することを特徴とする請求項６に記載のエンジン駆動制御システム。
【請求項８】
前記制御手段は、前記バッテリの電圧が前記第１の電圧より低い第２の電圧を下回る場合、前記アイドリングストップを実施しないことを特徴とする請求項７に記載のエンジン駆動制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン駆動制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンを駆動するモータとしての機能とエンジンの動力を用いて発電する機能とを兼ね備えたモータジェネレータを用いてエンジンの駆動を制御するエンジン駆動制御システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のエンジン駆動制御システムでは、モータジェネレータの駆動力により、エンジン始動に必要な回転数までエンジンが駆動される。そして、エンジンの回転数が所定の回転数まで高められたら、燃料噴射が開始されてエンジンが始動する。
【０００３】
また、特許文献１では、エンジンの動力を変速機側に伝達する機構として、遠心クラッチ等の速度感応形のクラッチが採用されている。特許文献１では、エンジン始動後、更にクラッチが接続可能なエンジン回転数に至るまで、モータジェネレータによって回転駆動がアシストされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５４９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のエンジン駆動制御システムにおいては、モータジェネレータによるエンジンの回転駆動がクラッチ接続までに留まっており、更なるエンジンのアシストを実現するには至っていなかった。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、エンジンの駆動を広範囲でアシストして燃費の向上を実現することができるエンジン駆動制御システム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】
本発明のエンジン駆動制御システムは、クランクシャフトを回転駆動するモータとしての機能と、前記クランクシャフトの回転から回生起電力を生成するジェネレータとしての機能とを有するモータジェネレータと、エンジン回転数に応じて前記クランクシャフトの回転を駆動輪側に伝達する自動クラッチと、エンジン及び前記モータジェネレータの駆動を制御する制御手段と、を備え、前記自動クラッチは、エンジン回転数がエンジン始動開始となる第１の回転数より大きい第２の回転数に達したら前記クランクシャフト側と前記駆動輪側とを接続し、前記制御手段は、エンジン回転数が前記第１の回転数に達するまで前記モータジェネレータを駆動した後、前記モータジェネレータの駆動を停止して前記モータジェネレータの駆動トルクを変更し、エンジン回転数が前記第２の回転数に達したら変更後の駆動トルクで前記モータジェネレータを駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のエンジン駆動制御システムによれば、エンジンの駆動を広範囲でアシストして燃費の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態に係るエンジンの模式図である。
【図２】本実施の形態に係るエンジン駆動制御システムの機能ブロック図である。
【図３】本実施の形態に係るモータジェネレータの回路構成の一例を示す図である。
【図４】エンジン回転数とエンジン駆動制御との関係を示す図である。
【図５】バッテリ電圧とエンジン駆動制御との関係を示す図である。
【図６】本実施の形態に係るエンジン駆動制御フローを示す図である。
【図７】本実施の形態に係るエンジン駆動制御フローを示す図である。
【図８】本実施の形態に係るエンジン駆動制御フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るエンジン駆動制御システムについて説明する。なお、本実施の形態に係るエンジン駆動制御システムは、以下に示す構成に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。エンジン駆動制御システムは、どのような車両に適用されてもよく、例えば、自動二輪車、バギータイプの自動三輪車又は自動四輪車にも適用可能である。
【００１１】
先ず、図１を参照して、一般的なエンジンの概略構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るエンジンの模式図である。なお、エンジンは図１に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。
【００１２】
図１に示すように、エンジン１は、例えば、直動式のＤＯＨＣ（Double  OverHead  Camshaft）エンジンである。エンジン１は、不図示のクランクケース内にクランクシャフト１０、シリンダ１１及びシリンダヘッド１２等を備えて構成される。シリンダ１１内には、ピストン１３が上下に往復可能に収容されている。クランクシャフト１０とピストン１３とはコンロッド１４によって連結されている。エンジン１では、ピストン１３が上下方向に往復運動することでクランクシャフト１０がコンロッド１４を介して回転される。
【００１３】
シリンダヘッド１２の内部空間は、燃焼室１５を構成している。また、シリンダヘッド１２には、吸気ポート及び排気ポートに対応して、吸気バルブ１６及び排気バルブ１７が設けられている。また、吸気バルブ１６及び排気バルブ１７に対応して、一対のカムシャフト１８が設けられている。クランクシャフト１０及び一対のカムシャフト１８には、不図示のカムチェーンが架け渡されている。クランクシャフト１０の回転は、カムチェーンを介して一対のカムシャフト１８に伝達される。
【００１４】
一対のカムシャフト１８が回転されることで、吸気バルブ１６及び排気バルブ１７は燃焼室１５に向けて往復動される。このようにして、吸気バルブ１６及び排気バルブ１７のそれぞれにおける開閉タイミングが調整される。また、燃焼室１５の上方には、点火装置１９の一部を構成するスパークプラグ１９ａが設けられている。点火装置１９は、スパークプラグ１９ａの他に、イグニッションコイル１９ｂ、ハイテンションコード１９ｃ、及びプラグキャップ１９ｄを含んで構成される。
【００１５】
イグニッションコイル１９ｂは、ハイテンションコード１９ｃを介してプラグキャップ１９ｄに接続され、プラグキャップ１９ｄは、スパークプラグ１９ａに取り付けられる。イグニッションコイル１９ｂは、図示しないバッテリから供給される電圧を例えば、数百倍に増幅する。イグニッションコイル１９ｂで増幅された高圧電流は、ハイテンションコード１９ｃを経由してスパークプラグ１９ａに供給される。これにより、スパークプラグ１９ａの先端で火花が発生する。点火装置１９では、ＥＣＵ２から出力される点火信号に基づいて所定のタイミングで点火することにより、燃焼室１５内の混合気を着火させる。
【００１６】
また、クランクシャフト１０は、クランクシャフト１０と同軸上に設けられたモータジェネレータ２０に接続されている。モータジェネレータ２０は、後述するインバータ２３を介してバッテリ２２（共に図２参照）に接続されている。モータジェネレータ２０は、バッテリ２２からの電力供給を受けてクランクシャフト１０を回転駆動させる、いわゆる「力行」を行う。また、モータジェネレータ２０は、エンジン１の駆動中、その回転エネルギー（クランクシャフト１０の回転）から電気エネルギー（回生起電力）を回収（生成）する、いわゆる「回生」を行う。
【００１７】
このように、モータジェネレータ２０は、クランクシャフト１０を回転駆動するモータとしての機能と、クランクシャフト１０の回転から発電するジェネレータとしての機能とを兼ね備えている。
【００１８】
エンジン１内の各種動作は、ＥＣＵ２によって制御される。ＥＣＵ２は、エンジン１内の各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）等の記憶媒体で構成される。メモリには、エンジン１の各部を制御する制御プログラム等が記憶されている。ＥＣＵ２は、車両内に設けられた各種センサから車両の状態を判断し、点火装置１９の点火タイミングや、モータジェネレータ２０（モータ）駆動の制御を実施する。
【００１９】
ところで、モータジェネレータを用いた従来のエンジン駆動制御システムにおいては、モータジェネレータの容量がエンジンの始動に必要なトルクのみが確保されているだけであった。また、従来のモータジェネレータでは、所定の回転数までしかエンジン回転数を上げることができず、エンジンアシストを適切に行うまでには至らなかった。
【００２０】
例えば、エンジン回転数に応じてエンジンの動力を変速機側に伝達可能な自動クラッチを備えた車両において、クラッチ接続に必要なエンジン回転数までエンジン駆動をモータジェネレータでアシストするものが提案されている。しかしながら、モータによるアシストがクラッチ接続までに限定されるため、クラッチ接続後の車両の加速フィーリングが十分に得られないことが想定される。
【００２１】
そこで、本件発明者は、自動クラッチ２４（図２参照）を備える車両において、クラッチ接続以降にモータジェネレータ２０を駆動することでエンジン駆動をアシストすることを着想した。具体的に本実施の形態では、モータジェネレータ２０を巻線切替方式とし、モータジェネレータ２０の駆動トルクを「高トルク低回転型」と「低トルク高回転型」の２パターンで切替える構成とした。
【００２２】
例えば、エンジン始動時は「高トルク低回転型」でモータジェネレータ２０を駆動し、クランクシャフト１０の回転数がエンジン始動開始（燃料噴射及び点火の開始）となる所定回転数（後述する第１の回転数Ｎ１）に達したら、ひとまずモータジェネレータ２０の駆動を停止する。
【００２３】
クラッチ接続に必要なエンジン回転数（後述する第２の回転数Ｎ２）に至るまでは、通常のエンジン駆動（燃料噴射及び点火）でエンジン回転数を上昇させ、この間にモータジェネレータ２０の駆動トルクを「低トルク高回転型」に切替える。そして、クラッチ接続以降は、通常の燃料噴射に加えて「低トルク高回転型」の駆動トルクでモータジェネレータ２０を駆動する。
【００２４】
これにより、車両速度が上昇する領域でエンジン駆動をアシストすることが可能である。すなわち、車両の加速をモータジェネレータ２０でアシストすることができる。よって、乗員はエンジン駆動のアシストに伴う加速フィーリングを得ることができ、更には、燃料噴射を少なくして、燃焼消費を抑えることが可能になっている。
【００２５】
次に、図２を参照して、本実施の形態に係るエンジン駆動制御システムの構成について説明する。図２は、本実施の形態に係るエンジン駆動制御システムの機能ブロック図である。本実施に形態に係るエンジン駆動制御システムは、例えば、自動クラッチを備えたハイブリッド車両に採用される。なお、ハイブリッド車両に限らず、他のタイプの車両であってもよい。
【００２６】
図２に示すように、エンジン駆動制御システム３は、エンジン１（図１参照）及びモータジェネレータ２０の駆動を制御することにより、エンジン１の駆動（クランクシャフト１０の回転駆動）をアシストするように構成されている。また、エンジン駆動制御システム３は、単にエンジン１を始動するだけでなく、車両が停止したときにエンジン１を停止し（アイドリングストップ）、スロットル（不図示）の操作があった場合にモータジェネレータ２０を駆動してエンジン１を再始動するようにも構成されている。
【００２７】
具体的にエンジン駆動制御システム３は、エンジン１の駆動をアシストするモータジェネレータ２０と、エンジン１及びモータジェネレータ２０の駆動を制御する制御手段としてのＥＣＵ２及びインバータ２３と、を含んで構成される。また、エンジン駆動制御システム３は、その他に、燃料噴射装置２１、点火装置１９、バッテリ２２、クランクシャフト１０、自動クラッチ２４、変速機２５、駆動輪２６、クランクセンサ２７、車速センサ２８、及びスロットルポジションセンサ２９等を備えている。
【００２８】
ＥＣＵ２及びインバータ２３は、本発明に係る制御手段を構成する。ＥＣＵ２は、車速や吸気圧、エンジン回転数等、各種パラメータに応じて燃料噴射装置２１（燃料噴射量）や点火装置１９（点火タイミング）の制御を実施する。燃料噴射装置２１は、例えば、フューエルインジェクションで構成され、ＥＣＵ２からの指示を受けて最適な噴射量、噴射時間、タイミングで燃料を噴射する。点火装置１９は、上記したように、ＥＣＵ２からの指示を受けて最適なタイミングで点火する。
【００２９】
また、ＥＣＵ２は、モータジェネレータ２０の駆動制御をする際の判定基準となるエンジン回転数の閾値（後述する第１−第４の回転数Ｎ１−Ｎ４）等を記憶する。詳細は後述するが、ＥＣＵ２はエンジン回転数に応じてモータジェネレータ２０の駆動指令をインバータ２３に発する。
【００３０】
また、ＥＣＵ２は、クランクシャフト１０の回転数等からエンジン加速度（エンジン回転数の変化率）を算出する。クランクシャフト１０の回転数（エンジン回転数）は、例えば、クランクセンサ２７からＥＣＵ２が取得することができる。なお、エンジン加速度は、クランクシャフト１０の回転数に限らず、車速やスロットル開度から算出されてもよい。例えば、ＥＣＵ２は、駆動輪２６に設けられる車速センサ２８から車速を取得してもよく、スロットルポジションセンサ２９からスロットル開度を取得してもよい。
【００３１】
上記したように、モータジェネレータ２０には、インバータ２３を介してバッテリ２２が接続されている。バッテリ２２は、ＥＣＵ２、インバータ２３、及びモータジェネレータ２０に電力を供給するだけでなく、モータジェネレータ２０で発生した電力（回生起電力）を蓄える役割も果たす。
【００３２】
インバータ２３は、ＥＣＵ２の指示を受けて駆動制御されると共に、モータジェネレータ２０の駆動を制御する。具体的に、インバータ２３は、バッテリ２２からの電流を直流から交流に変換してモータジェネレータ２０に供給する。また、インバータ２３は、モータジェネレータ２０からの電流を交流から直流に変換してバッテリ２２に供給する。更にインバータ２３は、モータジェネレータ２０の駆動トルクを変更するトルク変更手段２３ａを備えている。
【００３３】
トルク変更手段２３ａは、ＥＣＵ２の指令を受けて、モータジェネレータ２０の巻線切替回路４（図３参照）を切り替えるように構成される。これにより、モータジェネレータ２０のトルクが変更される。巻線切替回路４については後述する。
【００３４】
上記したように、モータジェネレータ２０は、クランクシャフト１０に対して同軸に設けられており、ＥＣＵ２及びインバータ２３の指令に基づいてクランクシャフト１０を回転駆動する。クランクシャフト１０には、自動クラッチ２４を介して変速機２５が接続される。また、変速機２５には、駆動輪２６が接続される。
【００３５】
自動クラッチ２４は、例えば、遠心クラッチ等の速度感応形のクラッチで構成され、エンジン回転数に応じてクランクシャフト１０の回転を駆動輪２６側（変速機２５）に伝達する。なお、自動クラッチ２４は、遠心クラッチに限らず、電磁式のクラッチで構成されてもよい。
【００３６】
ここで、図３を参照して、本実施の形態に係るモータジェネレータが備える回路構成について説明する。図３は、本実施の形態に係るモータジェネレータの回路構成の一例を示す図である。図３Ａは巻線切替方式の３相交流モータの回路図を示し、図３Ｂは高トルク低回転型の巻線切替回路を示し、図３Ｃは低トルク高回転型の巻線切替回路を示している。また、図３Ｂ及び図３Ｃにおいては、３相の内、一相のみを図示している。なお、モータジェネレータの備える回路構成は、以下に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。モータジェネレータは、エンジン回転数に応じて主力トルクを変化させることができれば、どのように構成されてもよい。
【００３７】
モータジェネレータ２０（図１又は図２参照）は、３相交流モータで構成されている。図３に示すように、本実施の形態では、モータジェネレータ２０が備える巻線切替回路４において、巻線（コイル）の数を切り替え可能な巻線切替方式が採用されている。図３Ａに示すように、巻線切替回路４の各相（３相）のコイル４０が中性点４１において共通接続（スター結線）される。コイル４０は、第１のコイル４２と、第２のコイル４３と、第１のスイッチ４４と、第２のスイッチ４５とを備えている。
【００３８】
具体的には、第１のコイル４２の一端が中性点４１に接続され、第１のコイル４２の他端が第２のスイッチ４５の接点４５ａを介して第１のスイッチ４４の接点４４ｂに接続されている。第２のコイル４３の一端には第２のスイッチ４５が接続され、第２のコイル４３の他端には第１のスイッチ４４が接続されている。また、第２のスイッチ４５の接点４５ｂは中性点４１に接続されている。第１のスイッチ４４は、接点４４ａ又は接点４４ｂに接続可能に構成され、第２のスイッチ４５は、接点４５ａ又は接点４５ｂに接続可能に構成されている。
【００３９】
このように構成される巻線切替回路４では、第１のスイッチ４４及び第２のスイッチ４５を切替えることにより、第１のコイル４２と第２のコイル４３の接続を直接と並列とで切替えることができる。例えば、図３Ｂに示すように、第１のスイッチ４４を接点４４ａに接触させ、第２のスイッチ４５を接点４５ａに接触させることにより、第１のコイル４２と第２のコイル４３とが直列接続される。この回路パターンを第１の回路パターンとする。第１の回路パターンでは、２つのコイルが中性点４１に対して直列接続されることにより、モータジェネレータ２０に低回転で大きな駆動トルクを発生させることができる。
【００４０】
一方、図３Ｃに示すように、第１のスイッチ４４を接点４４ｂに接触させ、第２のスイッチ４５を接点４５ｂに接触させることにより、第１のコイル４２と第２のコイル４３とが並列接続される。この回路パターンを第２の回路パターンとする。第２の回路パターンでは、２つのコイルが中性点４１に対して並列接続されることにより、モータジェネレータ２０の駆動トルクは低下するものの、モータジェネレータ２０の逆起電力が抑えられる。よって、低電圧であってもモータジェネレータ２０を高回転まで駆動させることが可能になる。なお、図３Ｂ及び図３Ｃでは、３相の内、１相分の回路の切替えを示しているが、他の２相についても同様に切替え動作が行われるものとする。
【００４１】
本実施の形態に係る巻線切替回路４によれば、２つのスイッチ（第１のスイッチ４４及び第２のスイッチ４５）によって２つのコイル（第１のコイル４２及び第２のコイル４３）の接続関係を直列と並列で切替え可能に構成したことにより、モータジェネレータ２０の駆動トルクを変更することができる。特に当該巻線切替回路４をエンジン回転数に応じて切替えることにより、エンジン回転数の広範囲にわたって適宜必要な駆動トルクを発生させることができる。
【００４２】
例えば、エンジン１が無回転の状態から比較的低回転の状態においては、巻線切替回路４が第１の回路パターンに切替えられる。これにより、モータジェネレータ２０には、クランクシャフト１０（図１又は図２参照）の慣性に逆らうように比較的大きな駆動トルクが発生する。よって、低回転域でのモータジェネレータ２０の駆動を実現することができる。
【００４３】
一方、エンジン回転数が所定の回転数を越えた場合には、巻線切替回路４が第２の回路パターンに切替えられる。これにより、モータジェネレータ２０には、逆起電力の発生を低く抑えるような低い駆動トルクが発生する。よって、高回転域でのモータジェネレータ２０の駆動を実現することができる。このように、エンジン回転数に応じてモータジェネレータ２０の出力トルクを変化させることにより、無回転の状態から中、高回転域まで幅広い回転数域でエンジン１の駆動（クランクシャフト１０の回転駆動）をアシストすることが可能になる。
【００４４】
次に、図４を参照して、エンジン回転数とモータジェネレータの駆動（アシスト）との関係について説明する。図４は、エンジン回転数とエンジン駆動制御との関係を示す図である。特に図４Ａは加速時の例を示し、図４Ｂは減速時の例を示している。また、図４中、実線の矢印は、モータジェネレータが駆動されている状態を示し、破線の矢印は、モータジェネレータの駆動が停止されている状態を示している。なお、モータジェネレータの駆動が停止されている間、モータジェネレータでは、クランクシャフトの回転から発電する「回生制御」が実施されるものとする。
【００４５】
図４Ａに示すように、先ず、スタータスイッチがＯＮされると、モータジェネレータ２０（図２参照）が駆動される。このとき、巻線切替回路４（図３参照）は、第１の回路パターン（高トルク低回転型）に切替えられている。このため、高トルクでクランクシャフト１０（図２参照）を回転駆動することが可能である。エンジン回転数が徐々に高められ、エンジン始動開始となる第１の回転数Ｎ１に達すると、モータジェネレータ２０の駆動が停止され、エンジン１の始動が完了する。ここで、エンジン始動とは、通常の燃料噴射及び点火が開始されたことを示している。
【００４６】
エンジン１が始動して、モータジェネレータ２０の駆動が停止されると、巻線切替回路４が第２の回路パターン（低トルク高回転型）に切替えられる。更にスロットルが開かれると、通常の燃料噴射及び点火のみによってエンジン回転数が高められる。エンジン回転数が第１の回転数Ｎ１より大きい第２の回転数Ｎ２に達すると、自動クラッチ２４は、クランクシャフト１０側と駆動輪２６側とを接続する。これにより、クランクシャフト１０の回転が駆動輪２６側（変速機２５）に伝達可能となり、車両が動き始める。
【００４７】
このとき、モータジェネレータ２０が駆動される。上記したように、巻線切替回路４が第２の回路パターンに切替えられているため、モータジェネレータ２０によって高回転域までエンジン駆動をアシストすることができる。なお、モータジェネレータ２０は、エンジン回転数が第２の回転数より大きい第４の回転数Ｎ４に達したら、駆動が停止される。第４の回転数Ｎ４は、例えば、スロットル開度が全開のときに得られるエンジン回転数に設定することが可能である。
【００４８】
このように、自動クラッチ２４が接続された後、すなわち、車両が動き始めてからモータジェネレータ２０を駆動したことにより、車両速度が上昇する領域でエンジン駆動をアシストすることが可能である。すなわち、車両の加速をモータジェネレータ２０でアシストすることができる。よって、乗員はエンジン駆動のアシストに伴う加速フィーリングを得ることができ、更には、燃料噴射を少なくして、燃費を向上することが可能になっている。
【００４９】
なお、図４Ａの例では、エンジン回転数が第１の回転数Ｎ１と第２の回転数Ｎ２との間、すなわち、エンジン始動後で自動クラッチ２４が接続されるまでの間に巻線切替回路４を切り替えている。このため、モータジェネレータ２０の駆動が停止されている間にモータジェネレータ２０の駆動トルクを変更することができ、後にモータジェネレータ２０を駆動した際に、急激なトルク変動を防止することが可能になっている。
【００５０】
また、エンジン１が駆動されている状態で、モータジェネレータ２０の駆動が停止されている間、ＥＣＵ２は、クランクシャフト１０の回転から生成される回生起電力でバッテリ２２を充電するようにモータジェネレータ２０（インバータ２３）を制御する。これにより、エンジン１の回転エネルギーを効率的に回収することが可能になっている。
【００５１】
次に減速の場合について説明する。図４Ｂでは、自動クラッチが接続されて所定の車速で走行中に減速した場合を想定している。図４Ｂに示すように、例えば、乗員の制動動作により、車速が低下すると共にエンジン回転数が低下している場合は、モータジェネレータ２０は駆動されない（駆動が停止される）。このとき、モータジェネレータでは、クランクシャフトの回転から発電する「回生制御」が実施される。
【００５２】
エンジン回転数が徐々に低下し、エンジン回転数が第２の回転数Ｎ２より小さい第３の回転数Ｎ３を下回ると、自動クラッチ２４は、クランクシャフト１０側と駆動輪２６側（変速機２５）との接続を解除する。すなわち、クランクシャフト１０の回転が駆動輪２６側に伝達されなくなる。これは、自動クラッチ２４の構造上、クラッチ接続と解除のタイミングにヒステリシスが存在することに起因するものである。
【００５３】
なお、自動クラッチ２４の接続が解除される前（エンジン回転数が第３の回転数Ｎ３を下回る前）に、スロットルが開かれた（再加速された）場合、モータジェネレータ２０が駆動され、エンジン駆動がアシストされる。一方、自動クラッチ２４の接続が解除された後は、スロットルが開かれたとしても、モータジェネレータ２０の駆動は停止されたままである。クラッチ接続解除後の再加速では、エンジン回転数が第２の回転数Ｎ２に達するまでは、通常の燃料噴射及び点火のみによってエンジン回転数が高められる。そして、エンジン回転数が第２の回転数Ｎ２に達したら、自動クラッチ２４は、再びクランクシャフト１０側と駆動輪２６側とを接続する。これ以後、継続的にスロットルが開かれていると、モータジェネレータ２０の駆動によって加速がアシストされる。
【００５４】
このように、自動クラッチ２４が接続されている場合は、スロットル操作に応じてモータジェネレータ２０を駆動することにより、再加速のタイミングでエンジン駆動をアシストすることができ、効果的に加速フィーリングを得ることが可能である。
【００５５】
また、車両が例えば赤信号で停止して、車両の停止している状態（車速がゼロの状態）が所定時間継続された場合、エンジン駆動が停止される（アイドリングストップが実施される）。この場合、エンジン１の再始動に備えて、巻線切替回路４は、第２の回路パターン（低トルク高回転型）から第１の回路パターン（高トルク低回転型）に切替えられている。そして、信号が青になってスロットル操作があった場合、駆動トルクが高められた状態でモータジェネレータ２０が駆動される。これにより、エンジン始動開始となる第１の回転数Ｎ１まで、エンジン駆動をアシストすることが可能である。
【００５６】
このように、アイドリングストップのタイミングでモータジェネレータ２０の駆動トルクを変更することにより、適切にエンジン再始動のアシストを行うことができる。
【００５７】
次に、図５を参照して、バッテリ電圧とエンジン駆動制御との関係について説明する。図５は、バッテリ電圧とエンジン駆動制御との関係を示す図である。図５Ａは、バッテリ電圧と、モータアシスト及びアイドリングストップとの関係を示す図である。図５Ｂは、バッテリ電圧の経時変化を示す図である。図５Ｂにおいて、横軸は時間を表し、縦軸はバッテリ電圧を表している。図４においては、バッテリの電圧に関係なくモータジェネレータの駆動を制御する例を説明したが、図５では、バッテリの電圧を考慮してモータジェネレータの駆動やアイドリングストップを制御する例について説明する。
【００５８】
図５Ａに示すように、バッテリ電圧が、基準となる第１の電圧Ｖ１以上の場合、アイドリングストップ及びアシスト（低トルク高回転型の駆動トルクでモータジェネレータ２０（図２参照）を駆動すること）が実施可能である。また、バッテリ電圧が第１の電圧Ｖ１を下回る場合、アシストは実施されず、アイドリングストップのみ実施可能である。なお、バッテリ電圧が第１の電圧Ｖ１を下回るまで、アシストが実施されていた場合、モータジェネレータ２０の駆動が停止される。
【００５９】
更に、バッテリ電圧が第１の電圧Ｖ１より低い第２の電圧Ｖ２を下回った場合、アイドリングストップも実施しない。このように、バッテリ電圧に基づいて、アイドリングストップ及びアシストを実施するか否かを判断することにより、バッテリ上がりを抑制することが可能である。
【００６０】
次に、モータジェネレータ２０の駆動に伴うバッテリ電圧の経時変化の一例について説明する。図５Ｂに示すように、バッテリ電圧は、第１の電圧Ｖ１を基準に、第１の電圧より小さい第２の電圧Ｖ２と、第１の電圧Ｖ１より大きい第３の電圧Ｖ３との間で充放電するように制御される。
【００６１】
例えば、図５Ｂに示すように、バッテリ電圧が第３の電圧Ｖ３の状態でＴ０のタイミングでスタータスイッチがＯＮされると、モータジェネレータ２０が駆動されることにより、バッテリ電圧が下がり始める。そしてＴ１のタイミングでエンジン始動開始される（エンジン回転数＝Ｎ１）と、バッテリ電圧は、第２の電圧Ｖ２より僅かに高い電圧まで降下する。
【００６２】
エンジン始動後は、モータジェネレータ２０の駆動が停止され、バッテリ２２の充電が開始される。これにより、徐々にバッテリ電圧が高められ、最終的に第３の電圧Ｖ３まで高められる。このとき、モータジェネレータ２０の駆動トルクが「低トルク高回転型」に変更される。
【００６３】
そして、Ｔ２のタイミングで自動クラッチ２４（図２参照）が接続されると、変更後の駆動トルクでモータジェネレータ２０が駆動される。これにより、バッテリ電圧が急激に降下する。なお、このとき、バッテリ電圧が第１の電圧Ｖ１を下回る場合には、モータジェネレータ２０の駆動が停止される。そして、バッテリ２２の充電が実施される。このように、バッテリ電圧を監視しながらモータジェネレータ２０の駆動を制御することにより、バッテリ上がりを防止しつつも、エンジン駆動のアシストを適切に実施することが可能である。
【００６４】
次に、図６から図８を参照して本実施の形態に係るエンジン駆動制御について説明する。図６から図８は、本実施の形態に係るエンジン駆動制御フローを示す図である。以下の各フローにおいて、判定の主体は、特に明記がない限り、ＥＣＵとする。なお、制御開始時は、モータジェネレータの駆動トルクが「高トルク低回転型」に設定されているものとする。また、図６及び図７では、モータジェネレータを「モータ」と表記している。
【００６５】
図６に示すように、制御が開始されると、ステップＳＴ１０１において、スタータスイッチ（スタータＳＷ）がＯＮされている、又は、アクセルが開かれているか否かが判定される。ここで示す「アクセルが開かれている」状態とは、アイドリングストップからエンジン１が再始動される場合を示している。
【００６６】
スタータスイッチがＯＮされている、又は、アクセルが開かれている場合（ステップＳＴ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０２の処理に進む。スタータスイッチがＯＮされておらず、アクセルも開かれていない（ステップＳＴ１０１：ＮＯ）、ステップＳＴ１０１の処理が繰り返される。
【００６７】
ステップＳＴ１０２では、「高トルク低回転型」の駆動トルクでモータジェネレータ２０が駆動され、ステップＳＴ１０３の処理に進む。ステップＳＴ１０３では、エンジン回転数が第１の回転数Ｎ１に達したか否か、すなわち、エンジン始動開始されたか否かが判定される。ＥＣＵ２は、クランクセンサ２７の出力値からエンジン回転数を算出し、当該エンジン回転数と第１の回転数Ｎ１とを比較する。
【００６８】
エンジン回転数が第１の回転数Ｎ１に達した場合（ステップＳＴ１０３：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０４の処理に進む。エンジン回転数が第１の回転数Ｎ１に達しない（Ｎ１を下回る）場合（ステップＳＴ１０３：ＮＯ）、ステップＳＴ１０３の処理が繰り返される。
【００６９】
ステップＳＴ１０４では、モータ駆動が停止される。これ以後は、クランクシャフト１０の回転によって生成される回生起電力でバッテリ２２の充電が実施される。そして、ステップＳＴ１０５に進む。ステップＳＴ１０５では、巻線切替回路４が第１の回路パターンから第２の回路パターンに切替えられる。これにより、モータジェネレータ２０の駆動トルクが「高トルク低回転型」から「低トルク高回転型」に変更される。
【００７０】
次に、ステップＳＴ１０６に進む。ステップＳＴ１０６では、エンジン回転数が第２の回転数Ｎ２に達したか否かが判定される。エンジン回転数が第２の回転数Ｎ２に達した場合（ステップＳＴ１０６：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０７の処理に進む。エンジン回転数が第２の回転数Ｎ２に達しない（Ｎ２を下回る）場合（ステップＳＴ１０６：ＮＯ）、ステップＳＴ１０６の処理が繰り返される。
【００７１】
図７に示すように、ステップＳＴ１０７では、自動クラッチ２４が接続されたと判定され、ステップＳＴ１０８の処理に進む。ステップＳＴ１０８では、エンジン加速度が所定値以上であるか否かが判定される。ＥＣＵ２は、クランクセンサ２７の出力変化から、エンジン加速度（エンジン回転数の変化率）を算出し、当該エンジン加速度と所定値とを比較する。
【００７２】
エンジン加速度が所定値以上の場合（ステップＳＴ１０８：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０９の処理に進む。エンジン加速度が所定値未満の場合（ステップＳＴ１０８：ＮＯ）、ステップＳＴ１１１の処理に進む。
【００７３】
ステップＳＴ１０９では、バッテリ電圧が第１の電圧Ｖ１以上であるか否かがＥＣＵ２によって判定される。バッテリ電圧が第１の電圧Ｖ１以上である場合（ステップＳＴ１０９：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１１０の処理に進む。バッテリ電圧が第１の電圧Ｖ１未満である場合（ステップＳＴ１０９：ＮＯ）、ステップＳＴ１１１の処理に進む。
【００７４】
ステップＳＴ１１０では、変更後の「低トルク高回転型」の駆動トルクでモータジェネレータ２０が駆動され、ステップＳＴ１１１の処理に進む。ステップＳＴ１１１では、エンジン回転数が第３の回転数Ｎ３と第４の回転数Ｎ４との間にあるか否かが判定される。
【００７５】
エンジン回転数が第３の回転数Ｎ３と第４の回転数Ｎ４との間にある場合（ステップＳＴ１１１：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１０８の処理に戻る。エンジン回転数が第３の回転数Ｎ３と第４の回転数Ｎ４との間にない、すなわち、エンジン回転数が第３の回転数Ｎ３を下回る、又は第４の回転数Ｎ４より大きい場合（ステップＳＴ１１１：ＮＯ）、ステップＳＴ１１２の処理に進む。
【００７６】
ステップＳＴ１１２では、モータジェネレータ２０の駆動が停止され、ステップＳＴ１１３の処理に進む。ステップＳＴ１１３では、エンジン回転数が第３の回転数Ｎ３を下回るか否かが判定される。エンジン回転数が第３の回転数Ｎ３を下回る場合（ステップＳＴ１１３：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１１４の処理に進む。エンジン回転数が第３の回転数Ｎ３以上の場合（ステップＳＴ１１３：ＮＯ）、ステップＳＴ１１１の処理に戻る。
【００７７】
図８に示すように、ステップＳＴ１１４では、自動クラッチ２４の接続が解除されたと判定され、ステップＳＴ１１５の処理に進む。ステップＳＴ１１５では、車両が停止して車速ゼロの状態が所定時間継続したか否かが判定する。ＥＣＵ２は、車速センサ２８の出力値から車速を検出し、車速ゼロを検出したらタイマーを起動する。
【００７８】
車速ゼロの状態が所定時間継続した場合（ステップＳＴ１１５：ＹＥＳ）、アイドリングストップの１つ目の条件が成立したとして、ステップＳＴ１１６の処理に進む。車速ゼロの状態が所定時間継続していない場合（ステップＳＴ１１５：ＮＯ）、ステップＳＴ１１７の処理に進む。
【００７９】
ステップＳＴ１１６では、バッテリ電圧が第２の電圧Ｖ２以上であるか否かが判定される。バッテリ電圧が第２の電圧Ｖ２以上である場合（ステップＳＴ１１６：ＹＥＳ）、アイドリングストップの２つ目の条件が成立したとして、ステップＳＴ１１８の処理に進む。バッテリ電圧が第２の電圧Ｖ２未満である場合（ステップＳＴ１１６：ＮＯ）、アイドリングストップの条件が不成立として、ステップＳＴ１１５の処理に戻る。
【００８０】
ステップＳＴ１１７では、エンジン回転数が第２の回転数Ｎ２を下回るか否かが判定される。エンジン回転数が第２の回転数Ｎ２を下回る場合（ステップＳＴ１１７：ＹＥＳ）、ステップＳＴ１１５の処理に戻る。エンジン回転数が第２の回転数以上の場合（ステップＳＴ１１７：ＮＯ）、ステップＳＴ１０７の処理に戻る。
【００８１】
ステップＳＴ１１８では、巻線切替回路４が第２の回路パターンから第１の回路パターンに切替えられる。これにより、モータジェネレータ２０の駆動トルクが「低トルク高回転型」から「高トルク低回転型」に変更される。そして、ステップＳＴ１１９において、アイドリングストップが実施され、制御が終了する。なお、ステップＳＴ１１８とステップＳＴ１１９の順序は上記の場合に限らず、逆であってもよい。
【００８２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、モータジェネレータ２０を巻線切替方式とし、エンジン回転数に応じて駆動トルクを「高トルク低回転型」又は「低トルク高回転型」に変更（設定）することにより、エンジン回転数の広範囲において、エンジン駆動をアシストすることが可能である。特に、クラッチ接続後に「低トルク高回転型」の駆動トルクでモータジェネレータ２０を駆動することにより、車両速度が上昇する領域でエンジン駆動をアシストすることができる。この結果、乗員はエンジン駆動のアシストに伴う加速フィーリングを得ることができ、燃費の向上も実現することができる。
【００８３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００８４】
例えば、上記実施の形態において、モータとジェネレータとが一体となったモータジェネレータ２０でエンジン１を始動する構成としたが、この構成に限定されない。モータとジェネレータとを別で設け、モータでエンジン１を始動させてもよい。
【００８５】
また、上記実施の形態において、巻線切替回路４は、第１のスイッチ４４及び第２のスイッチ４５で回路パターンを切替える構成としたが、この構成に限定されない。回路パターンの切替えは、例えば、リレーやＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）で制御してもよい。
【００８６】
また、上記の実施の形態において、モータジェネレータ２０の回路は、直列−並列切替え部を備えた、いわゆる３相Ｙ型結線で構成される回路としたが、この構成に限定されない。モータジェネレータ２０の回路は、例えば、中間タップ回路で構成されてもよい。
【００８７】
また、上記の実施の形態において、巻線切替回路４が巻線の数を１つ又は３つで切替える構成としたが、巻線の数はこれに限定されず、適宜変更が可能である。
【００８８】
また、上記の実施の形態において、ＥＣＵ２とインバータ２３とを別体とした構成としたが、この構成に限定されない。ＥＣＵ２とインバータ２３とが一体となった構成としてもよい。
【００８９】
また、上記の実施の形態において、図６から図８に示すフローでは、アイドリングストップの成立する条件を、車速及びバッテリ電圧の２つで判定する場合について説明したが、これに限定されない。アイドリングストップの成立する条件は、車速及びバッテリ電圧のいずれか一方で判定されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
以上説明したように、本発明は、エンジンの駆動を広範囲でアシストして燃費の向上を実現することができるという効果を有し、特に、自動クラッチを備えたハイブリッド車両に有用である。
【符号の説明】
【００９１】
１  エンジン
１０  クランクシャフト
２  ＥＣＵ（制御手段）
２０  モータジェネレータ
２２  バッテリ
２３  インバータ（制御手段）
２４  自動クラッチ
２６  駆動輪
３  エンジン駆動制御システム
Ｎ１  第１の回転数
Ｎ２  第２の回転数
Ｎ３  第３の回転数
Ｎ４  第４の回転数
Ｖ１  第１の電圧
Ｖ２  第２の電圧
【図１】
2018062228.tif 000003
【図２】
2018062228.tif 000004
【図３】
2018062228.tif 000005
【図４】
2018062228.tif 000006
【図５】
2018062228.tif 000007
【図６】
2018062228.tif 000008
【図７】
2018062228.tif 000009
【図８】
2018062228.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月20日(2017.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに連結され、前記エンジンを回転駆動するモータとしての機能と、前記エンジンの回転から回生起電力を生成するジェネレータとしての機能とを有するモータジェネレータと、
前記エンジン及び前記モータジェネレータを含むエンジン側と、変速機及び駆動輪を含む駆動輪側との間に配置され、エンジン回転数に応じて前記エンジン側の回転を前記駆動輪側に伝達する自動クラッチと、
前記エンジン及び前記モータジェネレータの駆動を制御する制御手段と、を備え、
前記自動クラッチは、エンジン回転数がエンジン始動開始となる第１の回転数より大きい第２の回転数に達したら前記エンジン側と前記駆動輪側とを接続し、
前記制御手段は、エンジン回転数が前記第１の回転数に達するまで前記モータジェネレータを高トルク低回転型で駆動した後、前記モータジェネレータの高トルク低回転型での駆動を停止して前記モータジェネレータの駆動トルクを高トルク回転型から低トルク高回転型に切り替え、エンジン回転数が前記第２の回転数に達したら前記モータジェネレータを低トルク高回転型で駆動することを特徴とするエンジン駆動制御システム。
【請求項２】
前記自動クラッチは、エンジン回転数が前記第２の回転数より小さい第３の回転数を下回ったら前記エンジン側と前記駆動輪側との接続を解除し、
前記制御手段は、前記第３の回転数を下回ったら前記モータジェネレータの低トルク高回転型での駆動を停止することを特徴とする請求項１に記載のエンジン駆動制御システム。
【請求項３】
前記制御手段は、エンジン回転数が前記第２の回転数より大きい第４の回転数に達したら前記モータジェネレータの低トルク高回転型での駆動を停止することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジン駆動制御システム。
【請求項４】
前記モータジェネレータに電力を供給し、前記モータジェネレータからの前記回生起電力を蓄えるバッテリを更に備え、
前記制御手段は、前記モータジェネレータの駆動が停止している間、前記回生起電力で前記バッテリを充電するように前記モータジェネレータを制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンジン駆動制御システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記バッテリの電圧が第１の電圧より低い場合に前記モータジェネレータの低トルク高回転型での駆動を停止することを特徴とする請求項４に記載のエンジン駆動制御システム。
【請求項６】
前記制御手段は、エンジン回転数が前記第１の回転数を下回り、車両の停止した状態が所定時間継続された場合、前記エンジンの駆動を停止するアイドリングストップを実施することを特徴とする請求項５に記載のエンジン駆動制御システム。
【請求項７】
前記制御手段は、前記バッテリの電圧が前記第１の電圧より低い第２の電圧を下回る場合、前記アイドリングストップを実施しないことを特徴とする請求項６に記載のエンジン駆動制御システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明のエンジン駆動制御システムは、エンジンに連結され、前記エンジンを回転駆動するモータとしての機能と、前記エンジンの回転から回生起電力を生成するジェネレータとしての機能とを有するモータジェネレータと、前記エンジン及び前記モータジェネレータを含むエンジン側と、変速機及び駆動輪を含む駆動輪側との間に配置され、エンジン回転数に応じて前記エンジン側の回転を前記駆動輪側に伝達する自動クラッチと、前記エンジン及び前記モータジェネレータの駆動を制御する制御手段と、を備え、前記自動クラッチは、エンジン回転数がエンジン始動開始となる第１の回転数より大きい第２の回転数に達したら前記エンジン側と前記駆動輪側とを接続し、前記制御手段は、エンジン回転数が前記第１の回転数に達するまで前記モータジェネレータを高トルク低回転型で駆動した後、前記モータジェネレータの高トルク低回転型での駆動を停止して前記モータジェネレータの駆動トルクを高トルク回転型から低トルク高回転型に切り替え、エンジン回転数が前記第２の回転数に達したら前記モータジェネレータを低トルク高回転型で駆動することを特徴とする。