(57)【要約】【課題】アイドルストップからのエンジン始動要求を検出したときに、Ａ／Ｃコンプレッサ（補機）の駆動を継続しつつ、モータ回転数を低下させる。【解決手段】エンジンが停止しており、このエンジンとＡ／Ｃコンプレッサ及びモータとの動力伝達経路を断続するクラッチが開放しており、かつ、モータによって補機を駆動している状態で（Ｓ１）、エンジンの始動要求を検出すると（Ｓ２）、Ａ／Ｃコンプレッサの駆動負荷を一時的に増加するとともに（Ｓ３）、モータの力行トルクを制限する（Ｓ４）。モータ回転数が所定値以下になると（Ｓ５）、クラッチを継合して（Ｓ６）、モータによってエンジンを始動する。【選択図】　図３
2004068735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
補機及びモータとエンジンとの動力伝達経路に設けられるクラッチと、
上記エンジンが停止しており、クラッチが開放しており、かつ、モータによって補機を駆動している状態で、エンジンの始動要求を検出した場合に、モータのモータ回転数を低下させるモータ回転数低下手段と、
このモータ回転数低下手段によりモータ回転数又はモータ回転数とエンジン回転数との差が所定値以下になった後に、上記クラッチを継合してモータによってエンジンを始動するエンジン始動手段と、を有する車両の制御装置において、
上記モータ回転数低下手段が、補機の駆動負荷を一時的に増加する負荷増加手段と、モータの力行トルクを制限する力行トルク制限手段と、を有することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
上記エンジン始動手段が、クラッチを締結した後、上記負荷増加手段による駆動負荷の増加を解除するとともに、上記力行トルク制限手段による制限を解除することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
上記補機がＡ／Ｃコンプレッサであることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
上記モータ及びエンジンと補機とを連繋する第２の動力伝達経路に設けられる第２のクラッチを有し、
上記エンジン始動手段が、エンジンの完爆を検出するまで、上記第２のクラッチを開放するクラッチ開放手段を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項５】
上記力行トルク制限手段は、力行トルクの上限値を現在の力行トルクの値に固定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項６】
補機及びモータとエンジンとを連繋する動力伝達経路にクラッチが設けられる車両の制御方法において、
上記エンジンが停止しており、クラッチが開放しており、かつ、モータによって補機を駆動している状態で、エンジンの始動要求を検出すると、補機の駆動負荷を一時的に増加するとともに、モータの力行トルクを制限するステップと、
モータ回転数又はモータ回転数とエンジン回転数との差が所定値以下になると、クラッチを継合してモータによってエンジンを始動するステップと、を有することを特徴とする車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、補機を備えた車両の制御装置及び制御方法に関し、特に、モータにより補機を駆動している状態で、同じモータによりエンジンを始動する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、排気の清浄化及び燃費の向上を図るために、信号待ちのような一時的な車両停車時にエンジンを自動停止し、その後に車両始動要求を検出するとエンジンの自動再始動を行うアイドルストップ車両が注目されている。
【０００３】
特開２００１−２３４８３７号公報には、このようなアイドルストップ車両において、エンジン停止時にも補機駆動用モータにより補機を駆動し、この状態で車両始動要求を検出すると、この補機駆動用モータを用いてエンジンを始動する技術が開示されている。つまり、補機とモータとエンジンとをプーリ及びベルトを介して連繋し、かつ、補機及びモータとエンジンとの動力伝達経路にクラッチを介装している。エンジンが停止しており、クラッチが開放しており、かつ、モータにより補機を駆動している状態からエンジンを始動する場合、クラッチを継合してモータによりエンジンを回転駆動する。上記のクラッチ継合時の衝撃を軽減し、プーリ，ベルト及びクラッチを保護するために、クラッチを継合する前にモータ回転数を所定回転数以下に低下させている。具体的には、補機としてのＡ／Ｃコンプレッサを一時的に停止し、かつ、モータへ反転位相電流を入力してモータを回生運転し、このモータの回転数を低下させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来公報の技術では、エンジンを始動する直前に、補機としてのＡ／Ｃコンプレッサを一時的に停止する必要があり、空調性能が低下する。また、モータの特性上、モータ回転数が０近傍の低い回転数域では、モータ効率があまり良くないので、上述したように反転位相電流を入力してモータを減速運転すなわち回生運転しても、実際には電力が回生されず、逆に電力が無駄に消費されることが多い。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、エンジン停止中にモータにより補機を駆動している状態で、クラッチを継合してモータによりエンジンを始動する場合、無駄な電力の消費を抑制するとともに、補機の駆動を継続しつつ、モータ回転数をエンジン回転数へ向けて低下させ得る新規な車両の制御装置及び制御方法を提供することを主たる目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る車両では、補機及びモータとエンジンとの動力伝達経路にクラッチが設けられる。上記エンジンが停止しており、クラッチが開放しており、かつ、モータによって補機を駆動している状態で、エンジンの始動要求を検出した場合に、モータのモータ回転数を低下させるモータ回転数低下手段を有する。このモータ回転数低下手段によりモータ回転数又はモータ回転数とエンジン回転数との差が所定値以下になった後に、上記クラッチを継合してモータによってエンジンを始動する。そして、上記モータ回転数低下手段が、補機の駆動負荷を一時的に増加する負荷増加手段と、モータの力行トルクを制限する力行トルク制限手段と、を有することを特徴としている。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジンが停止しており、クラッチが開放しており、かつ、モータによって補機を駆動している状態で、エンジンの始動要求を検出した場合に、補機の駆動負荷を一時的に増加しつつ、モータの力行トルクを制限することにより、補機の駆動を継続しつつ、モータ回転数を速やかに低下させて、クラッチを締結してエンジンの始動を行うことができる。上記のモータ回転数を低下させる際に、モータは力行運転されるため、上述した低回転域での回生運転により無駄な電力が消費されることもない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例が適用される車両の構成を簡略的に示している。この車両は、車両推進源としてエンジン１とモータ２とを併用するハイブリッド車両である。エンジン１は、ガソリンや軽油のような燃料を燃焼することにより駆動力を発生する周知のガソリンエンジンやディーゼルエンジンである。モータ２は、インバータ３ａを介してバッテリ３に接続される三相交流型のモータジェネレータであって、モータ走行時やモータアシスト運転時にはバッテリ３から供給される電力により力行運転を行うことにより駆動力を発生し、車両減速時や回生時には回生運転を行うことにより電力を回生してバッテリ３を充電する。
【０００９】
この車両の補機の１つとして、図１には空調装置としてのエアコンディショナ（Ａ／Ｃ）のコンプレッサ４を図示している。動力伝達部材としての動力伝達ベルト５は、エンジン１の回転軸であるクランクシャフト１ａの先端に設けられたクランクプーリ１ｂと、モータ２の回転軸（ロータ）２ａの先端に設けられたモータプーリ２ｂと、Ａ／Ｃコンプレッサ４の回転軸４ａの先端に設けられたコンプレッサプーリ４ｂと、に巻き掛けられている。Ａ／Ｃコンプレッサ４及びモータ２とエンジン１とを連繋する動力伝達経路、つまりクランクプーリ１ｂとエンジン１本体との間のクランクシャフト１ａには、クランクプーリクラッチ６が設けられている。エンジン１及びモータ２とＡ／Ｃコンプレッサ４とを連繋する第２の動力伝達経路、つまりコンプレッサプーリ４ｂとＡ／Ｃコンプレッサ４本体との間の回転軸４ａには、第２のクラッチとしてのＡ／Ｃコンプレッサクラッチ７が設けられている。
【００１０】
エンジン１のクランクシャフト１ａと図外の駆動輪との間には、周知のトルクコンバータ８及び自動変速機９が介装されているとともに、スタータ１０のピニオン１０ａが噛合可能なリングギヤ１０ｂが設けられている。この車両では、イグニッションキーの操作等による初回のエンジン始動時にのみ、スタータ１０によりエンジン１を始動し、後述するアイドルストップ等からのエンジン再始動時には、クランクプーリクラッチ６を締結・継合してモータ２によりエンジン１を再始動・モータリングする。自動変速機９は、複数の遊星歯車機構を備えた有段式の自動変速機であっても良く、あるいはベルト式やトロイダル式等の無段変速機であっても良い。
【００１１】
図２は、本実施例に係るハイブリッド車両の制御装置を概略的に示すシステム構成図である。ハイブリッドコントローラ１１は、車両全体の動作を統括的に制御するもので、後述する各種センサやバッテリコントローラ１２からの検出信号等に基づいて、エンジンコントローラ１３，モータコントローラ１４及びＡ／Ｃコンプレッサコントローラ１５へ指令信号や指令値を出力する。これらのコントローラ１１〜１５は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ及び入出力インターフェース等を備え、様々な演算・制御処理をプログラムとして記憶及び実行する周知のマイクロコンピュータシステムである。
【００１２】
エンジンコントローラ１３は、ハイブリッドコントローラ１１からの指令信号（指令値）に基づいて、燃料噴射制御や点火時期制御のようなエンジン制御を行う。モータコントローラ１４は、ハイブリッドコントローラ１１から送られる指令値としての目標トルクあるいは目標回転数へ向けて、モータ２のトルク制御あるいは回転数制御を行う。Ａ／Ｃコンプレッサコントローラ１５は、ハイブリッドコントローラ１１からの指令信号（指令値）に基づいて、Ａ／Ｃコンプレッサ４の駆動負荷を可変制御する。また、クランクプーリクラッチリレー１６は、ハイブリッドコントローラ１１からの指令信号に基づいて、クランクプーリクラッチ６の締結／開放（ＯＮ／ＯＦＦ）を切換制御し、Ａ／Ｃコンプレッサクラッチリレー１７は、ハイブリッドコントローラ１１からの指令信号に基づいて、Ａ／Ｃコンプレッサクラッチ７の締結／開放（ＯＮ／ＯＦＦ）を切換制御する。
【００１３】
上記の各種センサ類として、この車両では、エンジン１の回転速度（回転数）を検出するエンジン回転速度センサ２１，モータ２の回転速度（回転数）を検出するモータ回転速度センサ２２、ブレーキ装置のマスターバック（Ｍ／Ｖ）負圧を検出するＭ／Ｖ負圧センサ２３、パワーステアリング（Ｐ／Ｓ）の蛇角を検出するＰ／Ｓ蛇角センサ２５、車両要求駆動力に相当するアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ２６、ブレーキペダルの踏み込み量に対応するブレーキ装置のマスターシリンダ（Ｍ／Ｃ）圧力を検出するＭ／Ｃ圧力センサ２７、エンジン１の冷却水温を検出するエンジン水温センサ２８が設けられ、これらセンサ類の検出信号の他、Ａ／Ｃスイッチ２４のＯＮ／ＯＦＦ信号や、ウィンカー信号２９等がハイブリッドコントローラ１１へ入力される。
【００１４】
上記のバッテリコントローラ１２は、バッテリ電圧センサ３０及びバッテリ電流センサ３１から得られるバッテリ３の電圧値や電流値に基づいて、バッテリ３の蓄電量（ＳＯＣ），バッテリ３の入力可能パワー及び出力可能パワーを演算し、これらＳＯＣ及び入・出力可能パワーをハイブリッドコントローラ１１へ送信する。
【００１５】
図３及び図４は、本実施例の特徴的な制御の流れを示すフローチャート及びタイムチャートである。この車両では、交差点待ちのように、車速がほぼゼロの停車中であって、バッテリのＳＯＣが充分に残されており（所定値を超えており）、かつ、ブレーキペダルが踏み込まれている等の幾つかのアイドルストップ条件を満たすときに、エンジン１の燃料供給を停止して、このエンジン１を停止状態とするアイドルストップが行われる。
【００１６】
Ｓ（ステップ）１では、このようなエンジン停止中、より具体的にはアイドルストップ中に、クランクプーリクラッチ６が開放、Ａ／Ｃコンプレッサクラッチ７が締結しており、かつ、例えばモータ２を所定の目標回転数ｔＮｍへ向けて回転数制御することにより、このモータ２によってＡ／Ｃコンプレッサ４を駆動しているモータ補機駆動モードであるか否かを判定する。
【００１７】
Ｓ２では、エンジン再始動要求を検出する。例えば、Ｍ／Ｃ圧力センサ２７（あるいはブレーキスイッチ）の検出信号に基づいてブレーキペダルが開放されたと判断された場合、又はバッテリコントローラ１２から送られるバッテリ３のＳＯＣが所定の下限値より低下した場合等に、上記のエンジン再始動要求が出力される。図４のＴ１が、アイドルストップ中にエンジン再始動要求を検出したタイミングに相当する。
【００１８】
上記のモータ補機駆動モード中にエンジン再始動要求が検出されると、モータ２のモータ回転数を低下するために、Ｓ３及びＳ４の処理を行う（モータ回転数低下手段）。Ｓ３では、Ａ／Ｃコンプレッサ４の負荷トルクの増加指令を出力する（負荷増加手段）。これにより、Ａ／Ｃコンプレッサ４の駆動負荷が要求負荷に比して所定量ΔＬ（図４）だけ一時的に増加する。
【００１９】
Ｓ４では、モータ２の力行トルクを制限する（トルク制限手段）。つまり、モータ２の力行トルクの上昇を禁止する。この実施例では、制御の簡素化及びモータ２のトルク変動を抑制するために、目標回転数ｔＮｎへ向けたモータ２の回転数制御を継続しつつ、モータ２の力行トルクの上限値Ｔｑｍａｘを現在の力行トルク値に固定している。なお、上記の上限値Ｔｑｍａｘを目標値としてモータ２をトルク制御に切り替える構成としても良い。
【００２０】
このようなＳ３及びＳ４の処理により、図４に示すように、補機としてのＡ／Ｃコンプレッサ４の駆動を継続しつつ、モータ回転数を速やかに低下させていくことができる。
【００２１】
Ｓ５では、モータ回転数が所定値Ｎｍ０（図４）まで低下したかを判定する。あるいは、モータ回転数とエンジン回転数との差が所定値まで低下したか、つまりモータ回転数がエンジン回転数に充分に近づいたかを判定する。アイドストップ中にはエンジンは停止しているため、自身のフリクションによりエンジン回転数は速やかに０へ向かって低下する。従って、上記の所定値Ｎｍ０は、０又は非常に低い値に設定される。図４のＴ２が、モータ回転数が所定値Ｎｍ０まで低下したタイミングに相当する。
【００２２】
モータ回転数が所定値Ｎｍ０まで低下すると、Ｓ６以降の処理が実行され、クランクプーリクラッチ６を締結してモータ２によりエンジンの再始動が行われる（エンジン始動手段）。つまり、Ｓ６ではクランクプーリクラッチ６を締結し、Ｓ７ではＳ４によるモータ力行トルクの制限を解除し、Ｓ８ではＡ／Ｃコンプレッサクラッチ７を開放し（クラッチ開放手段）、Ｓ９ではＳ３によるＡ／Ｃ負荷トルクの増加を解除する。これにより、モータ２の力行トルクが、Ａ／Ｃコンプレッサ４で消費されることなくエンジン１の駆動トルクとして有効に利用され、エンジン１を速やかに再始動すなわちモータリングすることができる。
【００２３】
次いで、例えばエンジン回転数が所定のアイドル回転数ｔＮｅに到達すると、Ｓ１０においてエンジン１が完爆したと判定され、Ａ／Ｃコンプレッサ４のスイッチがオンであれば、Ｓ１１からＳ１２へ進み、Ａ／Ｃコンプレッサ４を再び駆動するために、Ａ／Ｃコンプレッサクラッチ７を締結する。図４のＴ３が、完爆判定タイミングに相当する。
【００２４】
以上のように本実施例では、アイドルストップ中にモータ２でＡ／Ｃコンプレッサ４を駆動しているモータ補機駆動モード中にエンジン１の再始動要求を検出すると（Ｓ１，Ｓ２）、Ｓ６以降でクランクプーリクラッチ６を締結してエンジンを再始動する前に、Ｓ３及びＳ４の処理を行い、モータ回転数を低下させているため、クランクプーリクラッチ６をスムーズに締結することができる。
【００２５】
このようにモータ回転数を低下させるときに、仮にモータの回生運転を行うと、Ａ／Ｃコンプレッサ４を駆動できなくなり、空調性能が低下することに加え、効率の良くない回生側の低回転領域でモータ２が運転されることとなり、モータ２を回生運転しているにもかかわらず、回生電力が得られず、逆に無駄な電力が消費されることが多い。
【００２６】
これに対して本実施例では、Ｓ３及びＳ４の処理のおいて、Ａ／Ｃコンプレッサ４の駆動負荷を一時的にΔＬだけ増加させた上で、モータ２の力行トルクを制限しているため、Ａ／Ｃコンプレッサ４の運転を継続しつつ、モータ回転数を速やかに低下させることができる。また、モータ回転数を低下させていく過程で、モータ２が回生運転ではなく力行運転されることになるため、上述した低回転領域での回生運転により無駄に電力が消費されることもない。
【００２７】
モータ回転数が所定値Ｎｍ０まで低下した後に、クランクプーリクラッチ６を締結してエンジンの再始動を行うときには、Ｓ７及びＳ９の処理において、モータ２の力行トルクの制限及びＡ／Ｃコンプレッサ４の駆動負荷の増加を解除し、かつ、Ｓ８においてＡ／Ｃコンプレッサクラッチ７を開放しているため、モータ２の力行トルクが速やかに上昇するとともに、この力行トルクがＡ／Ｃコンプレッサ４によって消費されることがないので、速やかにエンジンを再始動することができる。但し、このようにＡ／Ｃコンプレッサクラッチ７を開放すると、一時的にＡ／Ｃコンプレッサ４の駆動が停止し、空調性能が低下するものの、直前にＡ／Ｃコンプレッサ４の駆動負荷を増加（ΔＬ）させているため、空調性能の低下分が効果的に相殺・抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される車両の一実施例を示す概略構成図。
【図２】本実施例に係る制御装置を概略的に示す構成図。
【図３】本実施例の制御の流れを示すフローチャート。
【図４】アイドルストップ中にモータで補機を駆動している状態からエンジン始動後までのタイムチャート。
【符号の説明】
１…エンジン
２…モータ
３…バッテリ
４…Ａ／Ｃコンプレッサ
５…動力伝達ベルト
６…クランクプーリクラッチ
７…Ａ／Ｃコンプレッサクラッチ（第２のクラッチ）
【図１】
2004068735.tif 000003
【図２】
2004068735.tif 000004
【図３】
2004068735.tif 000005
【図４】
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