ハイブリッド車両のエンジン停止制御装置
【課題】エンジン制御系からクランク角情報を入力することなくモータ制御系でエンジンのクランク角を判別可能として、エンジン自動停止の際に走行用モータにより適切なタイミングで制動を加えてエンジンを最適クランク位置で停止でき、もって、その後の自動始動時のエンジン始動性を向上できるハイブリッド車両のエンジン停止制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン２を自動停止する際に、クラッチ４を接続して、エンジン２の燃料供給を中止した後にモータ６を駆動し、回生制御としてモータ６の回転速度を所定の目標値に維持する回転制御を実行する。このときエンジン２のトルク変動に同期して変動するモータ６の回生率を指標として変動波形のピークを特定し、そのピークを起点として、予め最適クランク位置までのクランク角として設定された停止クランク角Δθstopに基づき最適クランク位置を判別する。エンジン２が最適クランク位置に到達した時点でモータトルクを増加させてエンジン２に制動を加えて停止させる。
【解決手段】エンジン２を自動停止する際に、クラッチ４を接続して、エンジン２の燃料供給を中止した後にモータ６を駆動し、回生制御としてモータ６の回転速度を所定の目標値に維持する回転制御を実行する。このときエンジン２のトルク変動に同期して変動するモータ６の回生率を指標として変動波形のピークを特定し、そのピークを起点として、予め最適クランク位置までのクランク角として設定された停止クランク角Δθstopに基づき最適クランク位置を判別する。エンジン２が最適クランク位置に到達した時点でモータトルクを増加させてエンジン２に制動を加えて停止させる。
【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停止制御装置に係り、詳しくは所定のエンジン停止条件の成立時に始動に対して最適なクランク位置でエンジンを停止させるエンジン停止制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費低減およびＣＯ2排出量の抑制などを目的として、信号待ちなどで所定の停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、その後に所定の始動条件が成立したときにエンジンを自動始動するアイドルストップスタート機能を備えた車両が普及している（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載された車両では、エンジンの自動始動時にスタータモータを使用せずに、膨張工程で停止中の気筒の筒内に燃料を直接供給して点火・燃焼させることでエンジン始動している。膨張工程気筒で燃料を点火・燃焼させるには適切な圧縮を保持している必要があり、そのためにはエンジン停止時に何れかの気筒のピストンを膨張工程の適切な位置で停止させる必要がある。そこで、エンジン自動停止のために燃料供給を中止したときに、オルタネータの発電電流を制御することにより惰性回転中のエンジンに制動を加えて、上記膨張工程気筒の点火・燃焼を考慮した最適クランク位置でエンジンを停止させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１５２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載された車両では、特有のエンジン始動方式を採用している故に最適クランク位置でエンジン停止させる必要があるが、例えばスタータモータでエンジン始動する通常の車両、或いは走行用モータをスタータモータとして機能させてエンジン始動するハイブリッド車両においても最適クランク位置が存在する。即ち、これらの車両では、何れのクランク位置からクランキングを開始するかに応じてエンジンの始動性、ひいては始動所要時間やモータ消費電力が相違する。よって、エンジンを自動停止させる際に、その後の始動性を考慮した最適クランク位置でエンジンを停止させることが望ましく、そのために上記特許文献１の技術を応用することができる。
ハイブリッド車両では走行用モータを搭載しているため、特許文献１のオルタネータの代用として走行用モータを回生制御してエンジンを制動することが考えられる。惰性回転中のエンジンを最適クランク位置で停止させるには、エンジンのクランク角情報を指標として適切なタイミングで走行用モータにより制動を加える必要がある。
【０００５】
ところが、ハイブリッド車両のエンジン制御系とモータ制御系とは基本的に独立しており、モータ制御系では元々エンジンのクランク角情報が不要なため取り扱っていない。また、情報量が多いクランク角情報をエンジン制御系からモータ制御系に入力するように仕様変更するのは、処理負荷が過大になるため現実的でない。このため、特許文献１の技術をそのまま適用するだけでは、走行用モータの制動タイミングを適切に制御できず、結果として最適クランク位置でエンジンを停止できないことから実施不能であった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エンジン制御系からクランク角情報を入力することなくモータ制御系でエンジンのクランク角を判別可能として、エンジン自動停止の際に走行用モータにより適切なタイミングで制動を加えてエンジンを最適クランク位置で停止でき、もって、その後の自動始動時のエンジン始動性を向上することができるハイブリッド車両のエンジン停止制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、車両の駆動源としてのエンジン及びモータの駆動力を変速機を介して駆動輪に伝達するように構成されると共に、所定の停止条件が成立したときにエンジンの燃料供給を中止して自動停止させ、その後に所定の始動条件が成立したときにエンジンを自動始動するアイドルストップスタート制御手段を備え、アイドルストップスタート制御手段によりエンジンが自動停止されるときに、燃料供給を中止した後のエンジンに対してモータの回生制御によるトルクを任意に作用可能なハイブリッド車両の制御装置において、エンジンの自動停止に際して、回生制御としてモータの回転速度を所定の目標値に維持する回転制御を実行する回転制御実行手段と、回転制御実行手段の回転制御によりエンジンのトルク変動に同期して変動する上記モータの回生状態のピークを特定するピーク特定手段と、ピーク特定手段により特定された回生状態のピークを起点として、予め設定された停止クランク角が経過した後の最適クランク位置にエンジンが到達したか否かを判別する最適クランク位置判別手段と、最適クランク位置判別手段によりエンジンが最適クランク位置に到達したと判別されたとき、モータのトルクを増加させてエンジンに制動を加えるトルク増加制御手段とを備えたものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、ピーク特定手段によりモータの回生状態のピークが特定されたときのエンジンの回転速度に基づき、停止クランク角を停止時間に換算する時間換算手段を備え、最適クランク位置判別手段が、特定されたピークから時間換算手段により換算された停止時間が経過したときに、エンジンが最適クランク位置に到達したと判別するものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように請求項１の発明のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置によれば、エンジンの自動停止時にモータの回生制御として回転制御を実行することにより、エンジントルクの変動に同期してモータの回生状態を変動させ、このときの回生状態の変動のピークを特定し、ピークを起点として所定の停止クランク角が経過した後の最適クランク位置を判別し、エンジンが最適クランク位置に到達した時点でモータトルクを増加させてエンジンに制動を加えて停止させるようにした。
従って、エンジンを制御しているエンジン制御系から情報量が多いクランク角情報を入力することなく、エンジンのクランク角を判別可能となる。よって、惰性回転中のエンジンに最適クランク位置に相当する適切なタイミングでモータにより制動を加えて最適クランク位置近傍で停止させることができ、もって、その後の自動始動時のエンジン始動性を向上することができる。
【０００９】
請求項２の発明のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置によれば、請求項１に加えて、モータの回生状態のピーク特定時のエンジン回転速度に基づき停止クランク角を停止時間に換算し、その停止時間が経過したときにエンジンが最適クランク位置に到達したと判別するようにした。
ピーク特定時のエンジン回転速度の相違に応じて停止クランク角が同一であっても最適クランク位置は前後するが、停止クランク角を時間換算することにより、ピーク特定時のエンジン回転速度に関係なく常に的確に最適クランク位置を判別できる。よって、自動停止時のエンジンを一層確実に最適クランク位置近傍で停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置を示す全体構成図である。
【図２】インバータＥＣＵが実行するモータ制動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】エンジンを自動停止させる際のモータによる制動状態を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化したハイブリッド車両のエンジン停止制御装置の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置を示す全体構成図である。
ハイブリッド車両１は所謂パラレル方式のハイブリッド型トラックとして構成されている。ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）２の出力軸にはクラッチ４の入力軸が連結されており、クラッチ４の出力軸には例えば永久磁石式同期電動機のように発電も可能な走行用モータ６（以下、モータという）の回転軸を介して自動変速機８の入力軸が連結されている。自動変速機８は一般的な手動変速機をベースとしてクラッチ４の断接操作及び変速段の切換操作を自動化したものである。但し、変速機の形式はこれに限るものではなく任意に変更可能であり、例えば手動式の変速機、或いはトルクコンバータを備えた遊星歯車式の変速機を適用してもよい。
【００１２】
変速機８の出力軸はプロペラシャフト１０、差動装置１２及び駆動軸１４を介して左右の駆動輪１６に接続されている。従って、クラッチ４の切断時にはモータ６のみが変速機８を介して駆動輪１６側と連結され、クラッチ４の接続時にはエンジン２及びモータ６が共に変速機８を介して駆動輪１６側と連結される。
モータ６は、走行用バッテリ１８に蓄えられた直流電力がインバータ２０によって交流電力に変換されて供給されることにより作動し、その駆動トルクが変速機８により適宜変速された後に駆動輪１６に伝達されて車両１を走行させる。また、アクセルオフにより車両１が減速する惰行運転時には、モータ６が発電機として作動して交流電力を発電すると共に、回生トルクを発生させて駆動輪１６に制動力を作用させながら車両１を減速させる。そして、発電された交流電力はインバータ２０によって直流電力に変換された後にバッテリ１８に充電され、これにより車両１の減速エネルギが電気エネルギとして回収されて、その後にモータ６による走行に有効利用される。
【００１３】
一方、エンジン２の駆動力は、クラッチ４が接続されているときにモータ６の回転軸を経由して変速機８に伝達され、適宜変速された後に駆動輪１６に伝達される。従って、エンジン２の駆動力が駆動輪１６に伝達されているとき、モータ６の非作動時には、エンジン２の駆動力のみが変速機８を介して駆動輪１６に伝達され、モータ６の作動時には、エンジン２及びモータ６の駆動力が共に変速機８を介して駆動輪１６に伝達される。
【００１４】
また、バッテリ１８の残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下してバッテリ１８の充電が必要になると、車両１の走行中であってもモータ６が発電機として作動してエンジン駆動力の一部を用いて発電が行われ、発電された交流電力がインバータ２０によって直流電力に変換されてバッテリ１８に充電される。
車両ＥＣＵ２２は、車両１やエンジン２及びモータ６の運転状態、エンジンＥＣＵ２４（エンジン制御系に相当）、インバータＥＣＵ２６（モータ制御系に相当）並びにバッテリＥＣＵ２８からの情報に応じて、図示しないアクチュエータを駆動制御してクラッチ４の断接制御及び変速機８の変速制御を行うと共に、これらの制御状態や車両１の発進、加速、減速など様々な運転状態に合わせてエンジン２やモータ６を適切に運転するための統合制御を行う。
【００１５】
このような制御を行うために、車両ＥＣＵ２２には、アクセルペダル３０の操作量Ａccを検出するアクセルセンサ３２、車両１の速度Ｖを検出する車速センサ３４、モータ６の回転速度Ｎmを検出するモータ回転速度センサ３６、及びブレーキペダル３９の踏込操作を検出するブレーキセンサ４０などの各種センサ類が接続されている。これらのセンサ類の検出情報に基づき、車両ＥＣＵ２２に車両１の走行に必要な要求トルクを演算し、この要求トルクをエンジン２が発生するトルク及びモータ６が発生するトルクに配分する。
また、これと並行して要求トルク、車両１の走行状態、エンジン２及びモータ６の運転状態、或いはバッテリ１８のＳＯＣなどに基づき走行モード（エンジン走行、モータ走行、エンジン・モータ走行）を選択する。そして、選択した走行モードで上記分配した要求トルクを達成するようにエンジンＥＣＵ２４及びインバータＥＣＵ２６にそれぞれ指令を出力すると共に、適宜変速機８の変速制御を実行する。
【００１６】
エンジンＥＣＵ２４は、車両ＥＣＵ２２によって設定された走行モード及びエンジントルクを達成すべく、燃料供給量制御や供給時期制御を実行してエンジン２を運転する。各気筒の燃料供給のためにはエンジン２のクランク位置を判別する必要がある。このため、エンジンＥＣＵ２４にはエンジン２のクランク角に応じたパルスを出力するクランク角センサ３５、及びカム角に応じたパルスを出力するカム角センサ３７が接続されており、これらのクランク角情報及びカム角情報に基づきエンジン２の気筒判別を行った上で、各気筒が目標供給時期に相当するクランク角に到達する毎に燃料供給を実行している。
また、インバータＥＣＵ２６は、車両ＥＣＵ２２によって設定された走行モード及びモータトルクを達成すべく、インバータ２０を駆動制御してモータ６を運転する。
【００１７】
また、バッテリＥＣＵ２８は、バッテリ１８の温度、バッテリ１８の電圧、インバータ２０とバッテリ１８との間に流れる電流などを検出すると共に、これらの検出結果からバッテリ１８のＳＯＣを求め、求めたＳＯＣを検出結果と共に車両ＥＣＵ２２に出力する。
一方、車両ＥＣＵ２２は、エンジン走行中或いはエンジン・モータ走行中において、信号待ちなどで所定の停止条件が成立したときにエンジン２を自動停止させ、その後に所定の始動条件が成立したときにエンジン２を自動始動するアイドルストップスタート制御を実行する（アイドルストップスタート制御手段）。
エンジン停止条件及び始動条件は種々の文献に開示されているため、概略のみを説明する。例えばエンジン停止条件としては、アクセル操作の中止（Ａcc＝０）、車速Ｖが０まで低下、シフトレバーがＮレンジ、及びブレーキ操作中であることの各条件が設定されている。これらの全ての条件が満たされたときに車両ＥＣＵ２２はエンジン停止条件が成立したと見なし、エンジンＥＣＵ２４にエンジン停止の指令を出力し、その指令に基づきエンジンＥＣＵ２４がエンジン２の燃料供給を中止して自動停止させる。
【００１８】
また、エンジン始動条件としてはブレーキ操作の中止が設定されている。この条件が満たされたときに車両ＥＣＵ２２はエンジン始動条件が成立したと見なし、クラッチ４を接続すると共に、エンジンＥＣＵ２４及びインバータＥＣＵ２６にエンジン始動の指令を出力する。その指令に基づきインバータＥＣＵ２６がモータ６を駆動してエンジン２をクランキングすると共に、エンジンＥＣＵ２４がエンジン２の燃料供給を開始して自動始動させて、車両１を発進可能とする。
なお、以上のエンジン停止条件及び始動条件は一例であり、これに限るものではなく任意に変更可能である。
【００１９】
そして、エンジン停止時のクランク位置に応じて、その後の自動始動時のエンジン始動性、ひいては始動所要時間やモータ消費電力が相違する。例えば、何れかの気筒の圧縮上死点の直後に相当するクランク位置でエンジン２を停止させれば、自動始動の際にモータトルクによりエンジン２のクランキングを円滑に開始できることから始動性が向上し、少ないモータ消費電力で迅速に始動を完了可能となる。よって、このようなクランク位置が最適クランク位置と見なせる。
なお、これは最適クランク位置の一例であり、他の観点に基づき最適クランク位置を設定してもよい。例えば、何れかの気筒の圧縮上死点の直前に相当するクランク位置でエンジン２を停止させれば、ごく僅かのクランキングにより直ちにエンジン２が初爆に至って一層迅速に始動完了できるため、このクランク位置を最適クランク位置としてもよい。
【００２０】
以上の最適クランク位置でエンジン２を停止させるべく、本実施形態では自動停止時にクラッチ４を接続してモータ６を回生制御し、惰性回転中のエンジン２に負側のトルク（制動）を作用させて停止させるが、制動を加えるタイミングを判別するにはエンジン２のクランク角情報を指標とする必要がある。ところが、上記のようにクランク角情報はエンジンＥＣＵ２４側で取り扱われる情報であり、モータ６を制御するインバータＥＣＵ２６側では元々エンジン２のクランク角情報が不要なため取り扱っておらず、これを指標とすることができない。
【００２１】
このような問題を鑑みて本発明者は、以下の知見に基づく指標を用いれば、自動停止時のエンジン２を最適クランク位置で停止可能なことを見出した。
まず、エンジン２は通常、停止動作の１つである燃料供給停止によって惰性回転を経て停止に至るが、本発明では燃料供給停止後にエンジン２を所定の回転速度になるようモータ６によって回生制御する。一方、モータ６の回生制御は、モータ回転速度Ｎmを所定の目標値に維持しながらトルクをフィードバックして回生発電する回転制御、及びモータトルクを所定の目標値に維持しながら回転速度をフィードバックして回生発電するトルク制御に大別できる。そして、モータ６によりエンジン２を駆動して回生制御として回転制御を実行すれば、その間には各気筒の行程に応じたトルク変動を生じていることから、回転維持の結果、必然的にモータ６の回生状態、例えば回生率はエンジン２のトルク変動に同期して変動することになる。よって、このときの回生率などのようなモータ６の回生状態は、エンジン２のクランク角情報に代わる指標として利用できる。
【００２２】
以上の知見に基づき本実施形態では、エンジン停止条件の成立により自動停止させるときに、インバータＥＣＵ２６によりモータ６の回生率を指標としてモータ６でエンジン２に制動を加えて最適クランク位置で停止させており、以下、当該制御について詳述する。
ここで、本実施形態では、エンジン２の自動停止時にモータ６を回生制御する必要があるため、エンジン停止条件の成立時には、車両ＥＣＵ２２がエンジン停止の指令をエンジンＥＣＵ２４に出力する一方、インバータＥＣＵ２６に回生制御の開始の指令を出力するようになっている。加えて車両ＥＣＵ２２は、回生制御によるモータ６のトルクをエンジン２に作用させるべく、エンジン停止条件の成立と同時にクラッチ４を接続している。
また、以下に述べるように最適クランク位置は、モータ回生率の変動波形の特定ピークを起点として判別している。そのために、特定のピークから最適クランク位置までのクランク角（以下、停止クランク角Δθstopという）が予め実施した試験により設定されている。
【００２３】
図２はインバータＥＣＵ２６が実行するモータ制動制御ルーチンを示すフローチャート、図３はエンジン２を自動停止させる際のモータ６による制動状態を示すタイムチャートである。
インバータＥＣＵ２６は図２のルーチンを所定の制御インターバルで実行しており、まず、ステップＳ２で車両ＥＣＵ２２から回生制御の開始指令が入力されたか否かを判定する。ステップＳ２の判定がＮo（否定）のときには一旦ルーチンを終了し、判定がＹes（肯定）になるとステップＳ４に移行する。このとき車両ＥＣＵ２２によりクラッチ４が接続されると共に、エンジン停止の指令に基づきエンジンＥＣＵ２２によりエンジン２の燃料供給が中止される。
なお、このようにクラッチ４は接続されるが、変速機８がニュートラル状態のためエンジン２の駆動力がクラッチ４を介して駆動輪１６側に伝達されることはない。
【００２４】
インバータＥＣＵ２６はステップＳ４に移行すると、モータ６の回生制御として所定のモータ回転速度Ｎmを目標値とした回転制御を開始する（回転制御実行手段）。以下に述べるようにエンジン２はモータ６の制動により停止されるが、アイドル回転付近の高い回転域で急に制動を加えると停止ショックが生じる。そこで、本実施形態では停止ショック抑制のために、回転制御の目標値を順次低回転側に設定し直して、エンジン２及びモータ６の回転を次第に低下させている。但し、これに限ることはなく、このときの回転制御の目標値を一定としてもよい。
エンジン２及びモータ６は次第に回転を低下させた結果、モータ６の回生率はエンジン２の各気筒の行程に応じて発生するトルク変動に対して同期しながら変動する。例えばエンジントルクが増加すればモータ回生率も増加し、エンジントルクが低下すればモータ回生率も低下することになる。
【００２５】
このようなモータ６の回生率の変動波形をインバータＥＣＵ２６はモニタし、続くステップＳ６で回生率のピークを特定する（ピーク特定手段）。本実施形態では、モータ６の回生制御を開始してから回生率が低下して最初に最小値に達したときの谷側のピーク（以下、最小ピークという）を特定している。ピークを特定しているのは回生率の変動波形から確実且つ正確に特定できるためであるが、最小ピークに限ることはなく、変動波形の山側のピークである最大ピークを特定してもよい。また、初回のピークに限ることはなく、２回目或いは３回目以降のピークを特定してもよい。
一方、図３から明らかなように、この最小ピークに対して変動周期で１周期分の経過以降の圧縮上死点の直後に最適クランク位置が予め設定され、最小ピークから最適クランク位置までのクランク角が停止クランク角Δθstopとして予め設定されている。最適クランク位置は圧縮上死点との位置関係が特に重要であり、この場合では圧縮上死点の直後であれば、１周期或いは２周期遅延した圧縮上死点の直後に最適クランク位置を設定してもよい。
【００２６】
その後、インバータＥＣＵ２６はステップＳ８に移行してタイマをスタートさせ、続くステップＳ１０で、現在のモータ回転速度Ｎm（＝エンジン回転速度Ｎe）に基づき停止クランク角Δθstopを停止時間Δtstopに換算する（時間換算手段）。
即ち、回生率の変動波形のピークはエンジン２の気筒間のクランク角（例えば、６気筒では120℃CA）毎に発生し、最小ピークが特定されるタイミングは、クラッチ４が接続されたときのエンジン２側とモータ６側との位相に応じて前後する。また、何らかの要因で最初のピークが特定されないこともあり、この場合には２回目のピークが最小ピークとして特定されるため、ピーク特定のタイミングは遅延する。そして、モータ６の回生制御の開始からエンジン２及びモータ６は回転低下し続けているため、最小ピークが特定されたときのエンジン回転速度Ｎeが相違することになる。
従って、停止クランク角Δθstopが同一であっても最適クランク位置に到達するまでの所要時間（停止時間Δtstop）が相違する。そこで、上記のように最小ピークの特定時のモータ回転速度Ｎmに基づき、停止クランク角Δθstopを停止時間Δtstopに換算しているのである。
【００２７】
停止クランク角Δθstopから停止時間Δtstopへの換算手順の一例を以下に説明する。
まず、特定された最小ピークから最適クランク位置までのクランク角は、上記のように一定値の停止クランク角Δθstopとして予め設定されている。一方、モータ回転速度Ｎmはモータ６の回生制御の開始と同時に加速度ａで低下し始め、このときの加速度ａは、回転制御の目標値の低下と対応する固有の一定値と見なすことができる。
以下、モータ回転速度Ｎmをモータ速度と称し、回生制御が開始された時点のエンジンのアイドル運転時のモータ速度をω、最小ピークが特定されたときのモータ速度をω1とする。停止クランク角Δθstopは、以下のように表すことができる。
【００２８】
【数１】
【００２９】
結果として、上式（１）に従って停止クランク角Δθstop、加速度ａ、及びモータ速度ω1（モータ回転速度Ｎm）から停止時間Δtstopを算出可能となる。よって、この場合のインバータＥＣＵ２６は、上記ステップＳ１０で式（１）に従った算出処理を実行することになる。
以上のようにして停止時間Δtstopを算出した後、インバータＥＣＵ２６はステップＳ１２に移行してタイマカウント値が停止時間Δtstopに達したか否かを判定する（最適クランク位置判別手段）。そして、停止時間Δtstopの経過によりステップＳ１２の判定がＹesになると、エンジン２が最適クランク位置に到達したと見なしてステップＳ１４でモータトルクを増加させる（トルク増加制御手段）。
【００３０】
具体的には、モータ６の回転制御を継続しながら目標値を０に設定すれば、モータ回転速度Ｎmを０とすべくモータトルクは最大値に制御される。また、モータ６の回生制御をトルク制御に切り換えてエンジン２を停止可能な大きなトルクを目標値として設定してもよく、この場合でも同様の効果が得られる。モータ６の制動によりエンジン回転速度Ｎeが瞬間的に０まで低下し、エンジン２は最適クランク位置近傍で停止する。このときのモータトルクを増加させる期間は、エンジン停止に要すると予測される所要時間よりも十分に長く設定しておけばよい。
モータ２の制動は強力であるためエンジン停止の所要時間は極めて短く、最適クランク位置に対する実際のエンジン停止位置の遅延は無視できる程度に軽微となる。しかしながら、大きな遅延が発生することもあり、このような場合、その後のエンジン始動時に最適クランク位置からクランキングが開始されなくなる可能性がある。そこで、予め遅延分（＝トルク増加からエンジン停止までの時間）相当のクランク角を停止クランク角Δθstopから減算して、減算後の停止クランク角Δθstopを停止時間Δtstopの算出に適用することにより、遅延分相当だけモータ６のトルク増加による制動を早期に開始するようにしてもよい。
【００３１】
以上のように本実施形態のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置では、エンジン２を自動停止する際に、燃料供給の中止により回転中のエンジン２によりモータ６を駆動して回生制御として回転制御を実行している。そして、このときエンジン２のトルク変動に同期して変動するモータ６の回生率を指標としてエンジン２のクランク角を判別し、最適クランク位置でモータトルクを増加させてエンジン２に制動を加えて停止させている。
従って、情報量が多いクランク角情報をエンジンＥＣＵ２４側からインバータＥＣＵ２６側に入力する大がかりな仕様変更を要することなく、インバータＥＣＵ２６側だけでエンジン２のクランク角を判別できる。このため、回転中のエンジン２に最適クランク位置に相当する適切なタイミングでモータ６により制動を加えて最適クランク位置近傍で停止させることができる。よって、その後の自動始動の際のエンジン始動性を向上でき、迅速な始動完了によるフィーリングの向上、或いはモータ消費電力の節減などの種々の効果を実現することができる。
【００３２】
また、本実施形態では、最小ピークの特定時のエンジン回転速度Ｎeの相違に応じて、停止クランク角Δθstopが同一であっても最適クランク位置が前後する点を考慮し、ピーク特定時のモータ回転速度Ｎm（モータ速度ω1）に基づき停止クランク角Δθstopを停止時間Δtstopに換算し、換算後の停止時間Δtstopに基づき最適クランク位置を判別している。従って、最小ピークを特定したときのエンジン回転速度Ｎeに関係なく常に的確に最適クランク位置を判別でき、自動停止時のエンジン２を一層確実に最適クランク位置近傍で停止させることができる。
【００３３】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態ではトラックのエンジン停止制御装置として具体化したが、ハイブリッド車両であれば車種はこれに限るものではなく、バスや作業車両、或いは乗用車などに適用してもよい。
また、上記実施形態ではエンジン停止条件の成立時に直ちにモータ６の回生制御を開始し、最初に生じた最小ピークを起点として停止クランク角Δθstop後の最適クランク位置を判別したが、これに限ることはない。例えば、上記したように高い回転域でモータ６によりエンジン２に制動を加えると停止ショックを生じることから、停止ショックの抑制の観点からは、エンジン回転速度Ｎeがアイドル回転から大きく低下してからモータ６による制動を加えることが望ましい。そこで、アイドル回転よりも十分に低い回転域の圧縮上死点の直後に最適クランク位置を設定し、その最適クランク位置に応じて最小ピークもより低回転側で特定するようにしてもよい。
よって、この場合にはエンジン停止条件の成立時に直ちにモータ６の回生制御を開始する必要がなくなることから、モータ回転速度Ｎmが所定の判定値を下回った時点で回生制御を開始して最小ピークを特定することになる。
【００３４】
また、上記実施形態では、エンジン２とモータ６との間にクラッチ４を介装しているため、エンジン２の自動停止時にクラッチ４を接続操作した上でモータ６の回生制御を開始しているが、ハイブリッド車両の形式によってはクラッチ４の接続操作が必須の要件ではなくなる。
例えばエンジンの出力軸にモータを設けると共に、その出力軸をクラッチを介して駆動輪１６側に連結したハイブリッド車両では、クラッチの断接に関わらずエンジンとモータとが連結されている。よって、クラッチの接続操作を要することなく上記実施形態と同様の処理が実施されることになり、本発明はこのような形式のハイブリッド車両も含むものとする。
【符号の説明】
【００３５】
２エンジン
６モータ
１６駆動輪
２２車両ＥＣＵ（アイドルストップスタート制御手段）
２６インバータＥＣＵ（回転制御実行手段、ピーク特定手段、
最適クランク位置判別手段、トルク増加手段、時間換算手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッド車両のエンジン停止制御装置に係り、詳しくは所定のエンジン停止条件の成立時に始動に対して最適なクランク位置でエンジンを停止させるエンジン停止制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費低減およびＣＯ2排出量の抑制などを目的として、信号待ちなどで所定の停止条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、その後に所定の始動条件が成立したときにエンジンを自動始動するアイドルストップスタート機能を備えた車両が普及している（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載された車両では、エンジンの自動始動時にスタータモータを使用せずに、膨張工程で停止中の気筒の筒内に燃料を直接供給して点火・燃焼させることでエンジン始動している。膨張工程気筒で燃料を点火・燃焼させるには適切な圧縮を保持している必要があり、そのためにはエンジン停止時に何れかの気筒のピストンを膨張工程の適切な位置で停止させる必要がある。そこで、エンジン自動停止のために燃料供給を中止したときに、オルタネータの発電電流を制御することにより惰性回転中のエンジンに制動を加えて、上記膨張工程気筒の点火・燃焼を考慮した最適クランク位置でエンジンを停止させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１５２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載された車両では、特有のエンジン始動方式を採用している故に最適クランク位置でエンジン停止させる必要があるが、例えばスタータモータでエンジン始動する通常の車両、或いは走行用モータをスタータモータとして機能させてエンジン始動するハイブリッド車両においても最適クランク位置が存在する。即ち、これらの車両では、何れのクランク位置からクランキングを開始するかに応じてエンジンの始動性、ひいては始動所要時間やモータ消費電力が相違する。よって、エンジンを自動停止させる際に、その後の始動性を考慮した最適クランク位置でエンジンを停止させることが望ましく、そのために上記特許文献１の技術を応用することができる。
ハイブリッド車両では走行用モータを搭載しているため、特許文献１のオルタネータの代用として走行用モータを回生制御してエンジンを制動することが考えられる。惰性回転中のエンジンを最適クランク位置で停止させるには、エンジンのクランク角情報を指標として適切なタイミングで走行用モータにより制動を加える必要がある。
【０００５】
ところが、ハイブリッド車両のエンジン制御系とモータ制御系とは基本的に独立しており、モータ制御系では元々エンジンのクランク角情報が不要なため取り扱っていない。また、情報量が多いクランク角情報をエンジン制御系からモータ制御系に入力するように仕様変更するのは、処理負荷が過大になるため現実的でない。このため、特許文献１の技術をそのまま適用するだけでは、走行用モータの制動タイミングを適切に制御できず、結果として最適クランク位置でエンジンを停止できないことから実施不能であった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エンジン制御系からクランク角情報を入力することなくモータ制御系でエンジンのクランク角を判別可能として、エンジン自動停止の際に走行用モータにより適切なタイミングで制動を加えてエンジンを最適クランク位置で停止でき、もって、その後の自動始動時のエンジン始動性を向上することができるハイブリッド車両のエンジン停止制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、車両の駆動源としてのエンジン及びモータの駆動力を変速機を介して駆動輪に伝達するように構成されると共に、所定の停止条件が成立したときにエンジンの燃料供給を中止して自動停止させ、その後に所定の始動条件が成立したときにエンジンを自動始動するアイドルストップスタート制御手段を備え、アイドルストップスタート制御手段によりエンジンが自動停止されるときに、燃料供給を中止した後のエンジンに対してモータの回生制御によるトルクを任意に作用可能なハイブリッド車両の制御装置において、エンジンの自動停止に際して、回生制御としてモータの回転速度を所定の目標値に維持する回転制御を実行する回転制御実行手段と、回転制御実行手段の回転制御によりエンジンのトルク変動に同期して変動する上記モータの回生状態のピークを特定するピーク特定手段と、ピーク特定手段により特定された回生状態のピークを起点として、予め設定された停止クランク角が経過した後の最適クランク位置にエンジンが到達したか否かを判別する最適クランク位置判別手段と、最適クランク位置判別手段によりエンジンが最適クランク位置に到達したと判別されたとき、モータのトルクを増加させてエンジンに制動を加えるトルク増加制御手段とを備えたものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、ピーク特定手段によりモータの回生状態のピークが特定されたときのエンジンの回転速度に基づき、停止クランク角を停止時間に換算する時間換算手段を備え、最適クランク位置判別手段が、特定されたピークから時間換算手段により換算された停止時間が経過したときに、エンジンが最適クランク位置に到達したと判別するものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように請求項１の発明のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置によれば、エンジンの自動停止時にモータの回生制御として回転制御を実行することにより、エンジントルクの変動に同期してモータの回生状態を変動させ、このときの回生状態の変動のピークを特定し、ピークを起点として所定の停止クランク角が経過した後の最適クランク位置を判別し、エンジンが最適クランク位置に到達した時点でモータトルクを増加させてエンジンに制動を加えて停止させるようにした。
従って、エンジンを制御しているエンジン制御系から情報量が多いクランク角情報を入力することなく、エンジンのクランク角を判別可能となる。よって、惰性回転中のエンジンに最適クランク位置に相当する適切なタイミングでモータにより制動を加えて最適クランク位置近傍で停止させることができ、もって、その後の自動始動時のエンジン始動性を向上することができる。
【０００９】
請求項２の発明のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置によれば、請求項１に加えて、モータの回生状態のピーク特定時のエンジン回転速度に基づき停止クランク角を停止時間に換算し、その停止時間が経過したときにエンジンが最適クランク位置に到達したと判別するようにした。
ピーク特定時のエンジン回転速度の相違に応じて停止クランク角が同一であっても最適クランク位置は前後するが、停止クランク角を時間換算することにより、ピーク特定時のエンジン回転速度に関係なく常に的確に最適クランク位置を判別できる。よって、自動停止時のエンジンを一層確実に最適クランク位置近傍で停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置を示す全体構成図である。
【図２】インバータＥＣＵが実行するモータ制動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】エンジンを自動停止させる際のモータによる制動状態を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化したハイブリッド車両のエンジン停止制御装置の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置を示す全体構成図である。
ハイブリッド車両１は所謂パラレル方式のハイブリッド型トラックとして構成されている。ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）２の出力軸にはクラッチ４の入力軸が連結されており、クラッチ４の出力軸には例えば永久磁石式同期電動機のように発電も可能な走行用モータ６（以下、モータという）の回転軸を介して自動変速機８の入力軸が連結されている。自動変速機８は一般的な手動変速機をベースとしてクラッチ４の断接操作及び変速段の切換操作を自動化したものである。但し、変速機の形式はこれに限るものではなく任意に変更可能であり、例えば手動式の変速機、或いはトルクコンバータを備えた遊星歯車式の変速機を適用してもよい。
【００１２】
変速機８の出力軸はプロペラシャフト１０、差動装置１２及び駆動軸１４を介して左右の駆動輪１６に接続されている。従って、クラッチ４の切断時にはモータ６のみが変速機８を介して駆動輪１６側と連結され、クラッチ４の接続時にはエンジン２及びモータ６が共に変速機８を介して駆動輪１６側と連結される。
モータ６は、走行用バッテリ１８に蓄えられた直流電力がインバータ２０によって交流電力に変換されて供給されることにより作動し、その駆動トルクが変速機８により適宜変速された後に駆動輪１６に伝達されて車両１を走行させる。また、アクセルオフにより車両１が減速する惰行運転時には、モータ６が発電機として作動して交流電力を発電すると共に、回生トルクを発生させて駆動輪１６に制動力を作用させながら車両１を減速させる。そして、発電された交流電力はインバータ２０によって直流電力に変換された後にバッテリ１８に充電され、これにより車両１の減速エネルギが電気エネルギとして回収されて、その後にモータ６による走行に有効利用される。
【００１３】
一方、エンジン２の駆動力は、クラッチ４が接続されているときにモータ６の回転軸を経由して変速機８に伝達され、適宜変速された後に駆動輪１６に伝達される。従って、エンジン２の駆動力が駆動輪１６に伝達されているとき、モータ６の非作動時には、エンジン２の駆動力のみが変速機８を介して駆動輪１６に伝達され、モータ６の作動時には、エンジン２及びモータ６の駆動力が共に変速機８を介して駆動輪１６に伝達される。
【００１４】
また、バッテリ１８の残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下してバッテリ１８の充電が必要になると、車両１の走行中であってもモータ６が発電機として作動してエンジン駆動力の一部を用いて発電が行われ、発電された交流電力がインバータ２０によって直流電力に変換されてバッテリ１８に充電される。
車両ＥＣＵ２２は、車両１やエンジン２及びモータ６の運転状態、エンジンＥＣＵ２４（エンジン制御系に相当）、インバータＥＣＵ２６（モータ制御系に相当）並びにバッテリＥＣＵ２８からの情報に応じて、図示しないアクチュエータを駆動制御してクラッチ４の断接制御及び変速機８の変速制御を行うと共に、これらの制御状態や車両１の発進、加速、減速など様々な運転状態に合わせてエンジン２やモータ６を適切に運転するための統合制御を行う。
【００１５】
このような制御を行うために、車両ＥＣＵ２２には、アクセルペダル３０の操作量Ａccを検出するアクセルセンサ３２、車両１の速度Ｖを検出する車速センサ３４、モータ６の回転速度Ｎmを検出するモータ回転速度センサ３６、及びブレーキペダル３９の踏込操作を検出するブレーキセンサ４０などの各種センサ類が接続されている。これらのセンサ類の検出情報に基づき、車両ＥＣＵ２２に車両１の走行に必要な要求トルクを演算し、この要求トルクをエンジン２が発生するトルク及びモータ６が発生するトルクに配分する。
また、これと並行して要求トルク、車両１の走行状態、エンジン２及びモータ６の運転状態、或いはバッテリ１８のＳＯＣなどに基づき走行モード（エンジン走行、モータ走行、エンジン・モータ走行）を選択する。そして、選択した走行モードで上記分配した要求トルクを達成するようにエンジンＥＣＵ２４及びインバータＥＣＵ２６にそれぞれ指令を出力すると共に、適宜変速機８の変速制御を実行する。
【００１６】
エンジンＥＣＵ２４は、車両ＥＣＵ２２によって設定された走行モード及びエンジントルクを達成すべく、燃料供給量制御や供給時期制御を実行してエンジン２を運転する。各気筒の燃料供給のためにはエンジン２のクランク位置を判別する必要がある。このため、エンジンＥＣＵ２４にはエンジン２のクランク角に応じたパルスを出力するクランク角センサ３５、及びカム角に応じたパルスを出力するカム角センサ３７が接続されており、これらのクランク角情報及びカム角情報に基づきエンジン２の気筒判別を行った上で、各気筒が目標供給時期に相当するクランク角に到達する毎に燃料供給を実行している。
また、インバータＥＣＵ２６は、車両ＥＣＵ２２によって設定された走行モード及びモータトルクを達成すべく、インバータ２０を駆動制御してモータ６を運転する。
【００１７】
また、バッテリＥＣＵ２８は、バッテリ１８の温度、バッテリ１８の電圧、インバータ２０とバッテリ１８との間に流れる電流などを検出すると共に、これらの検出結果からバッテリ１８のＳＯＣを求め、求めたＳＯＣを検出結果と共に車両ＥＣＵ２２に出力する。
一方、車両ＥＣＵ２２は、エンジン走行中或いはエンジン・モータ走行中において、信号待ちなどで所定の停止条件が成立したときにエンジン２を自動停止させ、その後に所定の始動条件が成立したときにエンジン２を自動始動するアイドルストップスタート制御を実行する（アイドルストップスタート制御手段）。
エンジン停止条件及び始動条件は種々の文献に開示されているため、概略のみを説明する。例えばエンジン停止条件としては、アクセル操作の中止（Ａcc＝０）、車速Ｖが０まで低下、シフトレバーがＮレンジ、及びブレーキ操作中であることの各条件が設定されている。これらの全ての条件が満たされたときに車両ＥＣＵ２２はエンジン停止条件が成立したと見なし、エンジンＥＣＵ２４にエンジン停止の指令を出力し、その指令に基づきエンジンＥＣＵ２４がエンジン２の燃料供給を中止して自動停止させる。
【００１８】
また、エンジン始動条件としてはブレーキ操作の中止が設定されている。この条件が満たされたときに車両ＥＣＵ２２はエンジン始動条件が成立したと見なし、クラッチ４を接続すると共に、エンジンＥＣＵ２４及びインバータＥＣＵ２６にエンジン始動の指令を出力する。その指令に基づきインバータＥＣＵ２６がモータ６を駆動してエンジン２をクランキングすると共に、エンジンＥＣＵ２４がエンジン２の燃料供給を開始して自動始動させて、車両１を発進可能とする。
なお、以上のエンジン停止条件及び始動条件は一例であり、これに限るものではなく任意に変更可能である。
【００１９】
そして、エンジン停止時のクランク位置に応じて、その後の自動始動時のエンジン始動性、ひいては始動所要時間やモータ消費電力が相違する。例えば、何れかの気筒の圧縮上死点の直後に相当するクランク位置でエンジン２を停止させれば、自動始動の際にモータトルクによりエンジン２のクランキングを円滑に開始できることから始動性が向上し、少ないモータ消費電力で迅速に始動を完了可能となる。よって、このようなクランク位置が最適クランク位置と見なせる。
なお、これは最適クランク位置の一例であり、他の観点に基づき最適クランク位置を設定してもよい。例えば、何れかの気筒の圧縮上死点の直前に相当するクランク位置でエンジン２を停止させれば、ごく僅かのクランキングにより直ちにエンジン２が初爆に至って一層迅速に始動完了できるため、このクランク位置を最適クランク位置としてもよい。
【００２０】
以上の最適クランク位置でエンジン２を停止させるべく、本実施形態では自動停止時にクラッチ４を接続してモータ６を回生制御し、惰性回転中のエンジン２に負側のトルク（制動）を作用させて停止させるが、制動を加えるタイミングを判別するにはエンジン２のクランク角情報を指標とする必要がある。ところが、上記のようにクランク角情報はエンジンＥＣＵ２４側で取り扱われる情報であり、モータ６を制御するインバータＥＣＵ２６側では元々エンジン２のクランク角情報が不要なため取り扱っておらず、これを指標とすることができない。
【００２１】
このような問題を鑑みて本発明者は、以下の知見に基づく指標を用いれば、自動停止時のエンジン２を最適クランク位置で停止可能なことを見出した。
まず、エンジン２は通常、停止動作の１つである燃料供給停止によって惰性回転を経て停止に至るが、本発明では燃料供給停止後にエンジン２を所定の回転速度になるようモータ６によって回生制御する。一方、モータ６の回生制御は、モータ回転速度Ｎmを所定の目標値に維持しながらトルクをフィードバックして回生発電する回転制御、及びモータトルクを所定の目標値に維持しながら回転速度をフィードバックして回生発電するトルク制御に大別できる。そして、モータ６によりエンジン２を駆動して回生制御として回転制御を実行すれば、その間には各気筒の行程に応じたトルク変動を生じていることから、回転維持の結果、必然的にモータ６の回生状態、例えば回生率はエンジン２のトルク変動に同期して変動することになる。よって、このときの回生率などのようなモータ６の回生状態は、エンジン２のクランク角情報に代わる指標として利用できる。
【００２２】
以上の知見に基づき本実施形態では、エンジン停止条件の成立により自動停止させるときに、インバータＥＣＵ２６によりモータ６の回生率を指標としてモータ６でエンジン２に制動を加えて最適クランク位置で停止させており、以下、当該制御について詳述する。
ここで、本実施形態では、エンジン２の自動停止時にモータ６を回生制御する必要があるため、エンジン停止条件の成立時には、車両ＥＣＵ２２がエンジン停止の指令をエンジンＥＣＵ２４に出力する一方、インバータＥＣＵ２６に回生制御の開始の指令を出力するようになっている。加えて車両ＥＣＵ２２は、回生制御によるモータ６のトルクをエンジン２に作用させるべく、エンジン停止条件の成立と同時にクラッチ４を接続している。
また、以下に述べるように最適クランク位置は、モータ回生率の変動波形の特定ピークを起点として判別している。そのために、特定のピークから最適クランク位置までのクランク角（以下、停止クランク角Δθstopという）が予め実施した試験により設定されている。
【００２３】
図２はインバータＥＣＵ２６が実行するモータ制動制御ルーチンを示すフローチャート、図３はエンジン２を自動停止させる際のモータ６による制動状態を示すタイムチャートである。
インバータＥＣＵ２６は図２のルーチンを所定の制御インターバルで実行しており、まず、ステップＳ２で車両ＥＣＵ２２から回生制御の開始指令が入力されたか否かを判定する。ステップＳ２の判定がＮo（否定）のときには一旦ルーチンを終了し、判定がＹes（肯定）になるとステップＳ４に移行する。このとき車両ＥＣＵ２２によりクラッチ４が接続されると共に、エンジン停止の指令に基づきエンジンＥＣＵ２２によりエンジン２の燃料供給が中止される。
なお、このようにクラッチ４は接続されるが、変速機８がニュートラル状態のためエンジン２の駆動力がクラッチ４を介して駆動輪１６側に伝達されることはない。
【００２４】
インバータＥＣＵ２６はステップＳ４に移行すると、モータ６の回生制御として所定のモータ回転速度Ｎmを目標値とした回転制御を開始する（回転制御実行手段）。以下に述べるようにエンジン２はモータ６の制動により停止されるが、アイドル回転付近の高い回転域で急に制動を加えると停止ショックが生じる。そこで、本実施形態では停止ショック抑制のために、回転制御の目標値を順次低回転側に設定し直して、エンジン２及びモータ６の回転を次第に低下させている。但し、これに限ることはなく、このときの回転制御の目標値を一定としてもよい。
エンジン２及びモータ６は次第に回転を低下させた結果、モータ６の回生率はエンジン２の各気筒の行程に応じて発生するトルク変動に対して同期しながら変動する。例えばエンジントルクが増加すればモータ回生率も増加し、エンジントルクが低下すればモータ回生率も低下することになる。
【００２５】
このようなモータ６の回生率の変動波形をインバータＥＣＵ２６はモニタし、続くステップＳ６で回生率のピークを特定する（ピーク特定手段）。本実施形態では、モータ６の回生制御を開始してから回生率が低下して最初に最小値に達したときの谷側のピーク（以下、最小ピークという）を特定している。ピークを特定しているのは回生率の変動波形から確実且つ正確に特定できるためであるが、最小ピークに限ることはなく、変動波形の山側のピークである最大ピークを特定してもよい。また、初回のピークに限ることはなく、２回目或いは３回目以降のピークを特定してもよい。
一方、図３から明らかなように、この最小ピークに対して変動周期で１周期分の経過以降の圧縮上死点の直後に最適クランク位置が予め設定され、最小ピークから最適クランク位置までのクランク角が停止クランク角Δθstopとして予め設定されている。最適クランク位置は圧縮上死点との位置関係が特に重要であり、この場合では圧縮上死点の直後であれば、１周期或いは２周期遅延した圧縮上死点の直後に最適クランク位置を設定してもよい。
【００２６】
その後、インバータＥＣＵ２６はステップＳ８に移行してタイマをスタートさせ、続くステップＳ１０で、現在のモータ回転速度Ｎm（＝エンジン回転速度Ｎe）に基づき停止クランク角Δθstopを停止時間Δtstopに換算する（時間換算手段）。
即ち、回生率の変動波形のピークはエンジン２の気筒間のクランク角（例えば、６気筒では120℃CA）毎に発生し、最小ピークが特定されるタイミングは、クラッチ４が接続されたときのエンジン２側とモータ６側との位相に応じて前後する。また、何らかの要因で最初のピークが特定されないこともあり、この場合には２回目のピークが最小ピークとして特定されるため、ピーク特定のタイミングは遅延する。そして、モータ６の回生制御の開始からエンジン２及びモータ６は回転低下し続けているため、最小ピークが特定されたときのエンジン回転速度Ｎeが相違することになる。
従って、停止クランク角Δθstopが同一であっても最適クランク位置に到達するまでの所要時間（停止時間Δtstop）が相違する。そこで、上記のように最小ピークの特定時のモータ回転速度Ｎmに基づき、停止クランク角Δθstopを停止時間Δtstopに換算しているのである。
【００２７】
停止クランク角Δθstopから停止時間Δtstopへの換算手順の一例を以下に説明する。
まず、特定された最小ピークから最適クランク位置までのクランク角は、上記のように一定値の停止クランク角Δθstopとして予め設定されている。一方、モータ回転速度Ｎmはモータ６の回生制御の開始と同時に加速度ａで低下し始め、このときの加速度ａは、回転制御の目標値の低下と対応する固有の一定値と見なすことができる。
以下、モータ回転速度Ｎmをモータ速度と称し、回生制御が開始された時点のエンジンのアイドル運転時のモータ速度をω、最小ピークが特定されたときのモータ速度をω1とする。停止クランク角Δθstopは、以下のように表すことができる。
【００２８】
【数１】
【００２９】
結果として、上式（１）に従って停止クランク角Δθstop、加速度ａ、及びモータ速度ω1（モータ回転速度Ｎm）から停止時間Δtstopを算出可能となる。よって、この場合のインバータＥＣＵ２６は、上記ステップＳ１０で式（１）に従った算出処理を実行することになる。
以上のようにして停止時間Δtstopを算出した後、インバータＥＣＵ２６はステップＳ１２に移行してタイマカウント値が停止時間Δtstopに達したか否かを判定する（最適クランク位置判別手段）。そして、停止時間Δtstopの経過によりステップＳ１２の判定がＹesになると、エンジン２が最適クランク位置に到達したと見なしてステップＳ１４でモータトルクを増加させる（トルク増加制御手段）。
【００３０】
具体的には、モータ６の回転制御を継続しながら目標値を０に設定すれば、モータ回転速度Ｎmを０とすべくモータトルクは最大値に制御される。また、モータ６の回生制御をトルク制御に切り換えてエンジン２を停止可能な大きなトルクを目標値として設定してもよく、この場合でも同様の効果が得られる。モータ６の制動によりエンジン回転速度Ｎeが瞬間的に０まで低下し、エンジン２は最適クランク位置近傍で停止する。このときのモータトルクを増加させる期間は、エンジン停止に要すると予測される所要時間よりも十分に長く設定しておけばよい。
モータ２の制動は強力であるためエンジン停止の所要時間は極めて短く、最適クランク位置に対する実際のエンジン停止位置の遅延は無視できる程度に軽微となる。しかしながら、大きな遅延が発生することもあり、このような場合、その後のエンジン始動時に最適クランク位置からクランキングが開始されなくなる可能性がある。そこで、予め遅延分（＝トルク増加からエンジン停止までの時間）相当のクランク角を停止クランク角Δθstopから減算して、減算後の停止クランク角Δθstopを停止時間Δtstopの算出に適用することにより、遅延分相当だけモータ６のトルク増加による制動を早期に開始するようにしてもよい。
【００３１】
以上のように本実施形態のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置では、エンジン２を自動停止する際に、燃料供給の中止により回転中のエンジン２によりモータ６を駆動して回生制御として回転制御を実行している。そして、このときエンジン２のトルク変動に同期して変動するモータ６の回生率を指標としてエンジン２のクランク角を判別し、最適クランク位置でモータトルクを増加させてエンジン２に制動を加えて停止させている。
従って、情報量が多いクランク角情報をエンジンＥＣＵ２４側からインバータＥＣＵ２６側に入力する大がかりな仕様変更を要することなく、インバータＥＣＵ２６側だけでエンジン２のクランク角を判別できる。このため、回転中のエンジン２に最適クランク位置に相当する適切なタイミングでモータ６により制動を加えて最適クランク位置近傍で停止させることができる。よって、その後の自動始動の際のエンジン始動性を向上でき、迅速な始動完了によるフィーリングの向上、或いはモータ消費電力の節減などの種々の効果を実現することができる。
【００３２】
また、本実施形態では、最小ピークの特定時のエンジン回転速度Ｎeの相違に応じて、停止クランク角Δθstopが同一であっても最適クランク位置が前後する点を考慮し、ピーク特定時のモータ回転速度Ｎm（モータ速度ω1）に基づき停止クランク角Δθstopを停止時間Δtstopに換算し、換算後の停止時間Δtstopに基づき最適クランク位置を判別している。従って、最小ピークを特定したときのエンジン回転速度Ｎeに関係なく常に的確に最適クランク位置を判別でき、自動停止時のエンジン２を一層確実に最適クランク位置近傍で停止させることができる。
【００３３】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態ではトラックのエンジン停止制御装置として具体化したが、ハイブリッド車両であれば車種はこれに限るものではなく、バスや作業車両、或いは乗用車などに適用してもよい。
また、上記実施形態ではエンジン停止条件の成立時に直ちにモータ６の回生制御を開始し、最初に生じた最小ピークを起点として停止クランク角Δθstop後の最適クランク位置を判別したが、これに限ることはない。例えば、上記したように高い回転域でモータ６によりエンジン２に制動を加えると停止ショックを生じることから、停止ショックの抑制の観点からは、エンジン回転速度Ｎeがアイドル回転から大きく低下してからモータ６による制動を加えることが望ましい。そこで、アイドル回転よりも十分に低い回転域の圧縮上死点の直後に最適クランク位置を設定し、その最適クランク位置に応じて最小ピークもより低回転側で特定するようにしてもよい。
よって、この場合にはエンジン停止条件の成立時に直ちにモータ６の回生制御を開始する必要がなくなることから、モータ回転速度Ｎmが所定の判定値を下回った時点で回生制御を開始して最小ピークを特定することになる。
【００３４】
また、上記実施形態では、エンジン２とモータ６との間にクラッチ４を介装しているため、エンジン２の自動停止時にクラッチ４を接続操作した上でモータ６の回生制御を開始しているが、ハイブリッド車両の形式によってはクラッチ４の接続操作が必須の要件ではなくなる。
例えばエンジンの出力軸にモータを設けると共に、その出力軸をクラッチを介して駆動輪１６側に連結したハイブリッド車両では、クラッチの断接に関わらずエンジンとモータとが連結されている。よって、クラッチの接続操作を要することなく上記実施形態と同様の処理が実施されることになり、本発明はこのような形式のハイブリッド車両も含むものとする。
【符号の説明】
【００３５】
２エンジン
６モータ
１６駆動輪
２２車両ＥＣＵ（アイドルストップスタート制御手段）
２６インバータＥＣＵ（回転制御実行手段、ピーク特定手段、
最適クランク位置判別手段、トルク増加手段、時間換算手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動源としてのエンジン及びモータの駆動力を変速機を介して駆動輪に伝達するように構成されると共に、所定の停止条件が成立したときに上記エンジンの燃料供給を中止して自動停止させ、その後に所定の始動条件が成立したときに上記エンジンを自動始動するアイドルストップスタート制御手段を備え、該アイドルストップスタート制御手段により上記エンジンが自動停止されるときに、燃料供給を中止した後のエンジンに対して上記モータの回生制御によるトルクを任意に作用可能なハイブリッド車両の制御装置において、
上記エンジンの自動停止に際して、上記回生制御として上記モータの回転速度を所定の目標値に維持する回転制御を実行する回転制御実行手段と、
上記回転制御実行手段の回転制御により上記エンジンのトルク変動に同期して変動する上記モータの回生状態のピークを特定するピーク特定手段と、
上記ピーク特定手段により特定された回生状態のピークを起点として、予め設定された停止クランク角が経過した後の最適クランク位置に上記エンジンが到達したか否かを判別する最適クランク位置判別手段と、
上記最適クランク位置判別手段により上記エンジンが最適クランク位置に到達したと判別されたとき、上記モータのトルクを増加させて上記エンジンに制動を加えるトルク増加制御手段と
を備えたことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。
【請求項２】
上記ピーク特定手段により上記モータの回生状態のピークが特定されたときの上記エンジンの回転速度に基づき、上記停止クランク角を停止時間に換算する時間換算手段を備え、
上記最適クランク位置判別手段は、上記特定されたピークから上記時間換算手段により換算された停止時間が経過したときに、上記エンジンが最適クランク位置に到達したと判別することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。
【請求項１】
車両の駆動源としてのエンジン及びモータの駆動力を変速機を介して駆動輪に伝達するように構成されると共に、所定の停止条件が成立したときに上記エンジンの燃料供給を中止して自動停止させ、その後に所定の始動条件が成立したときに上記エンジンを自動始動するアイドルストップスタート制御手段を備え、該アイドルストップスタート制御手段により上記エンジンが自動停止されるときに、燃料供給を中止した後のエンジンに対して上記モータの回生制御によるトルクを任意に作用可能なハイブリッド車両の制御装置において、
上記エンジンの自動停止に際して、上記回生制御として上記モータの回転速度を所定の目標値に維持する回転制御を実行する回転制御実行手段と、
上記回転制御実行手段の回転制御により上記エンジンのトルク変動に同期して変動する上記モータの回生状態のピークを特定するピーク特定手段と、
上記ピーク特定手段により特定された回生状態のピークを起点として、予め設定された停止クランク角が経過した後の最適クランク位置に上記エンジンが到達したか否かを判別する最適クランク位置判別手段と、
上記最適クランク位置判別手段により上記エンジンが最適クランク位置に到達したと判別されたとき、上記モータのトルクを増加させて上記エンジンに制動を加えるトルク増加制御手段と
を備えたことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。
【請求項２】
上記ピーク特定手段により上記モータの回生状態のピークが特定されたときの上記エンジンの回転速度に基づき、上記停止クランク角を停止時間に換算する時間換算手段を備え、
上記最適クランク位置判別手段は、上記特定されたピークから上記時間換算手段により換算された停止時間が経過したときに、上記エンジンが最適クランク位置に到達したと判別することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両のエンジン停止制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−１１２２６５（Ｐ２０１３−１１２２６５Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６２００６（Ｐ２０１１−２６２００６）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（５９８０５１８１９）ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト (1,147)
【氏名又は名称原語表記】Ｄａｉｍｌｅｒ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓｓｔｒａｓｓｅ １３７，７０３２７ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（５９８０５１８１９）ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト (1,147)
【氏名又は名称原語表記】Ｄａｉｍｌｅｒ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓｓｔｒａｓｓｅ １３７，７０３２７ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
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