(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃エンジンの始動に遅れを生じさせずにフリクションの推定を行なえるようにする。【解決手段】ハイブリッド駆動電気車両は内燃エンジン１と、電動モータ２と、クラッチ３とを備える。内燃エンジン１は電動モータ２がクラッチ３を介して内燃エンジン１をクランキングすることで始動する。エンジンフリクションの推定装置は、電動モータ２が回転している状態でクラッチ３を締結し、クラッチ３が締結に至る前の半クラッチ状態での電動モータの消費電力に基づき内燃エンジンのフリクショントルクを推定する。【選択図】図１
2009280049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンと、電動モータと、電動モータと内燃エンジンを接続するクラッチとを備え、電動モータがクラッチを介して内燃エンジンをクランキングすることで内燃エンジンを始動するハイブリッド駆動電気車両、に適用されるハイブリッド駆動電気車両のエンジンフリクションの推定装置において、
電動モータが回転している状態でクラッチを締結する手段と；
クラッチが締結に至る前の所定期間の半クラッチ状態での電動モータの消費電力に基づき内燃エンジンのフリクショントルクを推定する推定手段と；
を備えたことを特徴とするハイブリッド駆動電気車両のエンジンフリクションの推定装置。
【請求項２】
推定手段は次式（ア）-（ウ）により内燃エンジンのフリクショントルクを推定することを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド駆動電気車両のエンジンフリクションの推定装置。
【数１】
2009280049.tif 000006
ただし、駆動分：電動モータによる車両走行用電力；
クランキング分：内燃エンジンのクランキングに消費される電力；
摩擦熱分：クラッチの滑りに伴う摩擦熱として消費される電力：
押し付け圧力：クラッチへの供給油圧から求められるクラッチの押し付        け圧力；
モータ回転速度：電動モータの回転速度；
エンジン回転速度：内燃エンジンの回転速度
クラッチ半径：クラッチの滑り面の半径；
μ：クラッチの摩擦係数。
【請求項３】
所定期間は内燃エンジンの１回転に相当する期間以上に設定されることを特徴とする、請求項１または２に記載のハイブリッド駆動電気車両のエンジンフリクションの推定装置。
【請求項４】
推定手段は所定期間内にエンジンフリクションの推定に必要なデータの検出が完了しなかった場合に、エンジンフリクションの推定に必要なデータの検出が完了するまで所定期間を延長することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のハイブリッド駆動電気車両のエンジンフリクションの推定装置。
【請求項５】
エンジン回転速度及びエンジン潤滑油温度をパラメータとするエンジンフリクションのマップと、推定したエンジンフリクションの値と、推定時のエンジン回転速度及びエンジン潤滑油温度とに基づきマップを更新する更新手段と、をさらに備えたことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のハイブリッド駆動電気車両のエンジンフリクションの推定装置。
【請求項６】
更新手段は、エンジンフリクションの推定値と、推定時のエンジン回転速度及びエンジン潤滑油温度に対応するマップの格納値との平均値をもって、マップの格納値を更新するように構成されることを特徴とする、請求項５に記載のハイブリッド駆動電気車両のエンジンフリクションの推定装置。
【請求項７】
内燃エンジンと、電動モータと、電動モータと内燃エンジンを接続するクラッチとを備え、電動モータがクラッチを介して内燃エンジンをクランキングすることで内燃エンジンを始動するハイブリッド駆動電気車両、に適用されるハイブリッド駆動電気車両のエンジンフリクションの推定方法において、
電動モータが回転している状態でクラッチを締結し、クラッチが締結に至る前の半クラッチ状態での電動モータの消費電力に基づき内燃エンジンのフリクショントルクを推定する、ことを特徴とするハイブリッド駆動電気車両のエンジンフリクションの推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド駆動電気車両に適用する内燃エンジンのフリクションの推定に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド駆動電気車両において、内燃エンジンの回転速度がアイドル目標回転速度に一致した時のスロットル開度を学習し、この学習値を用いて他の運転状態におけるストロッル開度を補正することが知られている。ハイブリッド駆動電気車両における内燃エンジンのアイドル運転時の負荷は、内燃エンジンのフリクションに相当する。
【０００３】
特許文献１は、内燃エンジンのフリクションに相当する吸入空気量を学習するための方法を提案している。
【０００４】
この方法は、車両の停止時に内燃エンジンの運転を停止する、いわゆるアイドルストップを行なうハイブリッド駆動電気車両に適用される。すなわち、アイドルストップ状態から電動モータにより内燃エンジンを始動する際に、まず電動モータで内燃エンジンを空転させ、内燃エンジンが目標アイドル回転速度に達するまでの消費電力から内燃エンジンのフリクションを推定する。そして、フリクションから目標アイドル回転速度における内燃エンジンの必要空気量を求めている。
【特許文献１】特開２００３−８３４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１による従来技術は電動モータと内燃エンジンとを直結したハイブリッド駆動電気車両に適用される。
【０００６】
電動モータと内燃エンジンとをクラッチで接続したハイブリッド駆動電気車両にこの学習方法を適用する場合は、まずクラッチを締結し、その後に内燃エンジンに燃料を供給せずに電動モータで内燃エンジンを目標アイドル回転速度へと回転駆動し、駆動に消費された電力に基づきフリクションを計算する。
【０００７】
内燃エンジンの始動は内燃エンジンに燃料を供給しながら行われる。しかし、従来技術による学習を実行するには、内燃エンジンの実際の始動操作に先立って、電動モータで内燃エンジンを一定期間に渡って空転させなければならない。さらに、この操作はクラッチが締結した状態で行なう必要がある。結果として、学習を行なうために内燃エンジンの始動に遅れが生じることは避けられない。
【０００８】
また、燃料を供給せずに内燃エンジンを何度も空転させると、内燃エンジンの排気通路の排気触媒の雰囲気がリーンになる。内燃エンジンがその後燃焼を開始する際に、排気触媒の雰囲気がリーンになっていると、排気中の窒素酸化物(NOx)の還元がうまく行なわれず、内燃エンジン始動時のエミッションに好ましくない影響を与える。
【０００９】
この発明の目的は、したがって、内燃エンジンの始動に遅れを生じさせずにフリクションの推定を行なえるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、内燃エンジンと、電動モータと、電動モータと内燃エンジンを接続するクラッチとを備え、電動モータがクラッチを介して内燃エンジンをクランキングすることで内燃エンジンを始動するハイブリッド駆動電気車両、に適用されるハイブリッド駆動電気車両のエンジンフリクションの推定装置において、電動モータが回転している状態でクラッチを締結する手段と、クラッチが締結に至る前の半クラッチ状態での電動モータの消費電力に基づき内燃エンジンのフリクショントルクを推定する手段と、を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
クラッチの締結と、電動モータによる内燃エンジンのクランキングとを並行して行ない、クラッチが締結を完了するまでの所定区間の電動モータの消費電力に基づき内燃エンジンのフリクショントルクを推定するので、内燃エンジンの始動に遅れを生じさせずに、フリクショントルクを推定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１はこの発明を適用するハイブリッド駆動電気車両の駆動システムの構成を示す。
【００１３】
ハイブリッド駆動電気車両は、電動モータ２の出力で走行する。また、必要に応じて内燃エンジン１を運転し、内燃エンジン１の出力で走行をアシストするとともに、電動モータ２を発電機として駆動してバッテリへの充電を行なう。
【００１４】
電動モータ２の出力はトランスミッションを介して駆動輪に出力される。電動モータ２と内燃エンジン１はクラッチ３を介して相互に接続される。電動モータ２はインバータ４を介してバッテリ６に接続される。電動モータ２はバッテリ６の電力を用いて電動モータとして回転する一方、内燃エンジン１に回転駆動されることで発電機として機能し、発電した電力をバッテリ６に蓄える。
【００１５】
電動モータ２の運転はインバータ４に接続されたハイブリッドコントローラ５により制御される。内燃エンジン１の運転はエンジンコントローラ７により制御される。
【００１６】
ハイブリッドコントローラ５は、内燃エンジン１のフリクションを学習するために、内燃エンジン１の始動時に次の制御を行なうようにプログラムされる。
【００１７】
すなわち、クラッチ３を締結して、電動モータ２の動力で内燃エンジン１をクランキングする。その際、所定期間内の電動モータの消費電力から内燃エンジン１のフリクションを推定する。クラッチ３の締結は、クラッチ３の締結と解放を行なう油圧機構８にハイブリッドコントローラ５から締結信号を出力することで行なわれる。
【００１８】
ハイブリッドコントローラ５は中央演算装置 (CPU)、読み出し専用メモリ (ROM) 、ランダムアクセスメモリ (RAM) 、不揮発メモリ及び入出力インタフェース (I/O インタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ハイブリッドコントローラ５を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。あるいはハイブリッドコントローラ５とエンジンコントローラ７とを統合することも可能である。
【００１９】
内燃エンジン１のフリクションを推定するために、ハイブリッドコントローラ５には、エンジンコントローラ７から内燃エンジン１の回転速度が入力される。エンジンコントローラ７にはクランク角センサ１１から一定のクランク角ごとにクランク角信号が入力し、エンジンコントローラ７はクランク角信号から内燃エンジン１の回転速度を計算する。エンジンコントローラ７には内燃エンジン１の潤滑油温度を検出する温度センサ１２から油温信号が入力する。エンジンコントローラ７はこのようにして得た内燃エンジン１の回転速度と潤滑油温度のデータを、ハイブリッドコントローラ５に転送する。ハイブリッドコントローラ５にはまた、インバータ４から電動モータ２の消費電力と回転速度が入力される。
【００２０】
さて、ハイブリッドコントローラ５は、内燃エンジン１の始動のためにクラッチ３を締結する際に、電動モータ２の所定期間の消費電力から内燃エンジン１のフリクションを以下の方法で推定する。推定精度を確保するために所定期間は少なくとも内燃エンジンの１回転相当の期間とすることが好ましい。通常は内燃エンジン１の数回転相当の期間を所定期間とする。
【００２１】
電動モータ２の消費電力は次式（１）で表される。
【００２２】
【数１】
2009280049.tif 000003
すなわち、駆動分は電動モータ２が駆動輪を駆動することで走行用の動力として消費される電力であり、クランキング分は電動モータ２が内燃エンジン１をクランキングするために消費される電力であり、摩擦熱分は締結途上のクラッチ３が摩擦により発熱することで消費される電力である。
【００２３】
このうち駆動分は、クラッチ３の締結直前の電動モータ２の消費電力に相当する。モータ消費電力はインバータ４から入力される現時点における電動モータ２の消費電力である。
【００２４】
摩擦熱分は次式（２）で計算される。
【００２５】
【数２】
2009280049.tif 000004
ここで、押し付け圧力はクラッチ３の締結のために供給される油圧を圧力センサで検出することにより知ることができる。モータ回転速度にはインバータ４から入力される電動モータ２の回転速度を用いる。エンジン回転速度にはエンジンコントローラ７から入力される内燃エンジン１の回転速度を用いる。クラッチ半径はクラッチ３の半径、μはクラッチ３の摩擦係数であり、いずれも既知の値である。したがって、ハイブリッドコントローラ５はクラッチ３の締結動作中に必要に応じて任意に摩擦熱分を計算することが可能である。
【００２６】
式（１）のうちモータ消費電力と駆動用電力はインバータ４からの入力値であるので、式（２）を用いて摩擦熱分が計算されれば、クランキング分を計算することができる。
【００２７】
一方、クランキング分は次式（３）で表すことができる。
【００２８】
【数３】
2009280049.tif 000005
回転速度は内燃エンジン１の回転速度である。クラッチ半径はクラッチ３の半径であり既知の値である。したがって、式（１）で求めたクランキング分を式（３）に代入して、式（３）を解くことにより、エンジンフリクションを計算することができる。
【００２９】
ハイブリッドコントローラ５はこのようにして、内燃エンジン１の始動のためにクラッチ３を締結する際にエンジンフリクションを推定する。
【００３０】
図２は内燃エンジン１の始動のためにクラッチ３を締結する際の、内燃エンジン１と電動モータ２の回転速度の時間変化を示す。
【００３１】
電動モータ２の動力で車両が走行しており、車速がなだらかに上昇している状態で、内燃エンジン１の始動を行なう。時刻ｔ１でクラッチ３の締結が開始されると、クラッチ３をスリップさせつつ内燃エンジン１が回転を開始する。時間経過とともに内燃エンジン１の回転速度が上昇し、時刻t2において、クラッチ３の締結が完了すると、内燃エンジン１の回転速度は電動モータ２の回転速度に等しくなる。
【００３２】
ハイブリッドコントローラ５によるエンジンフリクションの推定は時刻ｔ１から開始され、時刻ｔ２に達する前の時刻ｔ３で完了する。
【００３３】
なお、以上は車両が電動モータ２の動力で走行中に内燃エンジン１を始動する場合についての説明であるが、車両が停止状態で内燃エンジン１を始動動する場合も、駆動分がゼロになるだけで、上記の式（１）-（３）を用いて同様にエンジンフリクションを計算できることに変わりはない。
【００３４】
図３はハイブリッドコントローラ５が以上のエンジンフリクションの推定を実行するための実行ルーチンを示す。このルーチンは内燃エンジン１の始動要求に応じて実行される。
【００３５】
ステップＳ１でハイブリッドコントローラ５は、クラッチ３の締結を開始する。
【００３６】
ステップＳ２でハイブリッドコントローラ５は、クラッチ３がトルクの一部を伝達可能なスリップ状態となってから内燃エンジンが１回転以上、回転したかどうかを判定する。
【００３７】
ステップＳ２の判定が否定的な場合、すなわちクラッチ３がトルクの一部を伝達可能なスリップ状態となってから内燃エンジンが１回転するまでの間は、ハイブリッドコントローラ５はクラッチ３の締結を進行させつつ、上記の式（１）-（３）の計算に用いるデータを継続して検出する。検出したデータはＲＡＭに格納する。
【００３８】
ステップＳ２の判定が肯定的に転じると、すなわちクラッチ３がトルクの一部を伝達可能なスリップ状態となってから内燃エンジンが１回転した後は、ハイブリッドコントローラ５はステップＳ４で式（１）-（３）の計算を行なうに足るデータが入手できたかどうかを判定する。この判定が否定的になるのは、例えばクランク角センサ１１や温度センサ１２、インバータ４、エンジンコントローラ７、あるいはデータ入力のための信号回路に何らかの不具合が生じた場合である。
【００３９】
ステップＳ４で式（１）-（３）の計算を行なうに足るデータが入手できていないと判断した場合には、ハイブリッドコントローラ５はステップＳ５でバッテリ６の充電量（ＳＯＣ）が所定量以上あるかどうかを判定する。この判定は、バッテリ６の充電量が、ルーチンを引き続き実行するうえで支障となるほど低下していないかどうかを判定する意味をもつ。
【００４０】
ステップＳ５で、バッテリ６の充電量が所定量以上であると判定した場合には、ハイブリッドコントローラ５はステップＳ６で、引き続きクラッチ３の締結を進行させつつ、上記の式（１）-（３）の計算に用いるデータを継続して検出する。すなわち、データの検出期間を延長する。
【００４１】
ステップＳ５で、バッテリ６の充電量が所定量に達していないと判断した場合には、ハイブリッドコントローラ５はエンジンフリクションの計算を行なうことなく、ルーチンを終了する。
【００４２】
さて、ステップＳ４-Ｓ６の繰り返しにより、ステップＳ４で式（１）-（３）の計算を行なうに足るデータが入手できたと判定すると、ハイブリッドコントローラ５はステップＳ７において、ＲＡＭに格納された検出データを、式（１）-（３）に入力してエンジンフリクションを計算する。さらに計算された値を用いて、予め不揮発メモリに格納されたエンジンフリクションのマップを更新する。
【００４３】
このマップは、内燃エンジン１の回転速度と潤滑油温度とをパラメータとしてエンジンフリクションを規定したマップであり、ハイブリッドコントローラ５は今回のルーチン実行により推定したエンジンフリクションの値で、推定時の内燃エンジン１の回転速度と潤滑油温度に対応するマップの格納値を更新する。更新は、例えば格納値と今回の推定値との平均値をあらたな格納値とすることで行なう。
【００４４】
ステップＳ７の処理の後、ハイブリッドコントローラ５はルーチンを終了する。
【００４５】
以上のように、この発明は電動モータ２がクラッチ３を介して内燃エンジン１を始動する際に、クラッチ３の締結期間中の電力消費からエンジンフリクションを推定する。そのため、内燃エンジン１の始動に遅れを生じされることなくエンジンフリクションを精度良く推定することができる。
【００４６】
このようにして内燃エンジン１の始動のつどエンジンフリクションを推定することにより、推定したエンジンフリクションを用いて様々な制御を好ましい精度のもとで行なうことができる。
【００４７】
例えば、内燃エンジン１が三元触媒コンバータを備えている場合、内燃エンジン１を始動した後に触媒を活性温度に上昇させるための触媒暖機運転が必要になる。触媒暖機運転においては車速の変化に関係なく、内燃エンジン１の出力を一定に保つことが望ましい。内燃エンジン１の始動時に推定したエンジンフリクションを用いて内燃エンジン１の出力トルクを計算し、計算結果に基づき内燃エンジン１の出力を制御することで、制御精度を向上させることが可能である。
【００４８】
また、内燃エンジン１を始動した後に、早期に触媒を活性化させるには、触媒雰囲気を早期に理論空燃比の近傍に制御する必要がある。そのために、内燃エンジン１への供給混合気を一時的にリッチにする、いわゆるリッチスパイクが行なわれる。リッチスパイクの必要量は始動時の触媒雰囲気に依存する。始動時の触媒雰囲気は内燃エンジンの運転停止時点において、クラッチの解放状態で燃料カットを行なってから内燃エンジンが回転停止に至るまでの回転数に依存して変化する。すなわち、燃料カットからエンジン停止に至るまでの回転数が多いほど、触媒に多量の空気が供給され、触媒雰囲気がリーンになる。リーンな触媒雰囲気は次回のエンジン始動まで持ち越され、エンジン始動時のリッチスパイクの必要量を増大させる。
【００４９】
この発明により推定したエンジンフリクションを用いれば、内燃エンジン１の運転停止時に燃料カット状態で内燃エンジン１が何回転するかを正確に推定できる。この推定結果に基づきリッチスパイクを行なうことで、過不足のないリッチスパイクが行なえる。
【００５０】
また、更新したマップは例えば次の用途に用いることができる。
【００５１】
すなわち、エンジンフリクションの推定が行なえなかった場合の内燃エンジン１の始動に際して、マップから得た値を用いることができる。前述の内燃エンジン１の運転停止時に燃料カット状態で内燃エンジン１が何回転するかの推定にも、マップから得たエンジンフリクションを用いることができる。さらに、触媒暖機運転中の内燃エンジン１の目標出力と実出力との差異の補正にも、マップから得たエンジンフリクションを用いることができる。
【００５２】
以上の実施例において、油圧機構８が締結手段を構成し、ハイブリッドコントローラ５が推定手段と更新手段を構成する。
【００５３】
以上、この発明を特定の実施例を通じて説明して来たが、この発明は上記の実施例に限定されるものではない。当業者にとっては、クレームの技術範囲でこれらの実施例にさよざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。
【００５４】
例えば、この発明はエンジン回転速度やエンジン潤滑油温度などエンジンフリクションの推定に必要なパラメータの取得方法には依存せず、パラメータを用いてクレームされた制御を実行するいかなるハイブリッド駆動電気車両のエンジンフリクションの推定装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明を適用するハイブリッド駆動電気車両の駆動車両の概略構成図である。
【図２】内燃エンジンの始動状況を説明するタイミングチャートである。
【図３】ハイブリッドコントローラが実行するエンジンフリクションの推定ルーチンを説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１    内燃エンジン
２    電動モータ
３    クラッチ
４    インバータ
５    ハイブリッドコントローラ
６    バッテリ
７    エンジンコントローラ
８    油圧機構
１１  クランク角センサ
１２  温度センサ
【図１】
2009280049.tif 000007
【図２】
2009280049.tif 000008
【図３】
2009280049.tif 000009