(57)【要約】【課題】バッテリの劣化の抑制とバッテリを大型化の抑制との両立を図りながらエンジンを冷間始動する。【解決手段】ハイブリッド自動車は、駆動系バッテリが接続された駆動系電力ラインと補機系バッテリが接続された補機系電力ラインとに接続されて駆動系電力ラインの電力を降圧して補機系電力ラインに供給したり補機系電力ラインの電力を昇圧して駆動系電力ラインに供給する双方向電力変換器を備える。そして、所定温度未満のときにエンジンを始動する冷間始動時には、双方向電力変換器によって補機系電力ラインの電力を昇圧して駆動系電力ラインに供給しながらモータによりエンジンがクランキングされるようエンジンとモータと双方向電力変換器とを制御する。【選択図】図２
2022002941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンをクランキング可能なモータと、
前記モータに電力のやりとりが可能な駆動系電力ラインに接続された駆動系バッテリと、
前記駆動系電力ラインより低電圧の補機系電力ラインに接続されて補機に電力を供給する補機系バッテリと、
前記駆動系電力ラインと前記補機系電力ラインとに接続されて前記駆動系電力ラインの電力を降圧して前記補機系電力ラインに供給したり前記補機系電力ラインの電力を昇圧して前記駆動系電力ラインに供給する双方向電力変換器と、
前記エンジンと前記モータと前記双方向電力変換器とを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、所定温度未満のときに前記エンジンを始動する冷間始動時には、前記双方向電力変換器によって前記補機系電力ラインの電力を昇圧して前記駆動系電力ラインに供給しながら前記モータにより前記エンジンがクランキングされるよう前記エンジンと前記モータと前記双方向電力変換器とを制御する、
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記冷間始動時において、前記エンジンの始動に必要な始動必要電力が前記駆動系バッテリから出力可能な許容出力電力より大きいときに、前記双方向電力変換器によって前記補機系電力ラインの電力を昇圧して前記駆動系電力ラインに供給しながら前記モータにより前記エンジンがクランキングされるよう前記エンジンと前記モータと前記双方向電力変換器とを制御する、
ハイブリッド自動車。
【請求項３】
請求項２記載のハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記冷間始動時において、前記始動必要電力が前記許容出力電力より大きいときには、前記始動必要電力と前記許容出力電力との差分電力と、前記双方向電力変換器により前記補機系電力ラインから前記駆動系電力ラインに供給可能な最大電力とのうち小さい方の電力が前記補機系電力ラインから前記駆動系電力ラインに供給されるように前記双方向電力変換器を制御する、
ハイブリッド自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンを冷間始動するときには、蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリの定格出力を超える出力をバッテリの出力制限Ｗｏｕｔに設定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、定格出力を超える出力制限Ｗｏｕｔの範囲内でモータによりエンジンをモータリングしてエンジンを始動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５１４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のハイブリッド自動車では、定格出力を超える出力を出力制限Ｗｏｕｔに設定し、出力制限Ｗｏｕｔの範囲内でモータによりエンジンをモータリングしてエンジンを始動するから、出力制限Ｗｏｕｔによりモータを駆動する場合にはバッテリの劣化を促進してしまう。こうしたバッテリの劣化を抑制するためには定格出力の大きなバッテリを搭載すればよいが、バッテリが大型化や重量化すると共にコストも増加してしまう。
【０００５】
本発明のハイブリッド自動車は、バッテリの劣化の抑制とバッテリを大型化の抑制との両立を図りながらエンジンを冷間始動することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、
前記エンジンをクランキング可能なモータと、
前記モータに電力のやりとりが可能な駆動系電力ラインに接続された駆動系バッテリと、
前記駆動系電力ラインより低電圧の補機系電力ラインに接続されて補機に電力を供給する補機系バッテリと、
前記駆動系電力ラインと前記補機系電力ラインとに接続されて前記駆動系電力ラインの電力を降圧して前記補機系電力ラインに供給したり前記補機系電力ラインの電力を昇圧して前記駆動系電力ラインに供給する双方向電力変換器と、
前記エンジンと前記モータと前記双方向電力変換器とを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、所定温度未満のときに前記エンジンを始動する冷間始動時には、前記双方向電力変換器によって前記補機系電力ラインの電力を昇圧して前記駆動系電力ラインに供給しながら前記モータにより前記エンジンがクランキングされるよう前記エンジンと前記モータと前記双方向電力変換器とを制御する、
ことを特徴とする。
【０００８】
本発明のハイブリッド自動車では、駆動系バッテリが接続された駆動系電力ラインと補機系バッテリが接続された補機系電力ラインとに接続された双方向電力変換器を備える。双方向電力変換器は、駆動系電力ラインの電力を降圧して補機系電力ラインに供給したり、補機系電力ラインの電力を昇圧して駆動系電力ラインに供給したりする。そして、所定温度未満のときにエンジンを始動する冷間始動時には、双方向電力変換器によって補機系電力ラインの電力を昇圧して駆動系電力ラインに供給しながらモータによりエンジンがクランキングされるようエンジンとモータと双方向電力変換器とを制御する。即ち、双方向電力変換器により駆動系電力ラインに供給される電力と駆動系バッテリから出力される電力とによりモータを駆動してエンジンを始動するのである。これにより、冷間始動時に、駆動系バッテリから許容出力電力を超える電力を出力するのを抑制してエンジンを始動することができる。また、許容出力電力を大きくするために駆動系バッテリを大型化したり重量化したりするのを抑制することができる。これらの結果、バッテリの劣化の抑制とバッテリを大型化の抑制との両立を図りながらエンジンを冷間始動することができる。
【０００９】
こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記冷間始動時において、前記エンジンの始動に必要な始動必要電力が前記駆動系バッテリから出力可能な許容出力電力より大きいときに、前記双方向電力変換器によって前記補機系電力ラインの電力を昇圧して前記駆動系電力ラインに供給しながら前記モータにより前記エンジンがクランキングされるよう前記エンジンと前記モータと前記双方向電力変換器とを制御するものとしてもよい。駆動系バッテリの許容出力電力の範囲内でエンジンを始動することができるときにまで双方向電力変換器により補機系電力ラインの電力を昇圧して駆動系電力ラインに供給する必要がないからである。この場合、前記制御装置は、前記冷間始動時において、前記始動必要電力が前記許容出力電力より大きいときには、前記始動必要電力と前記許容出力電力との差分電力と、前記双方向電力変換器により前記補機系電力ラインから前記駆動系電力ラインに供給可能な最大電力とのうち小さい方の電力が前記補機系電力ラインから前記駆動系電力ラインに供給されるように前記双方向電力変換器を制御するものとしてもよい。こうすれば、双方向電力変換器を過剰に作動させるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】ＨＶＥＣＵ７０により実行される始動時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】エンジン始動必要パワーＰｆｒｃとバッテリ出力制限Ｗｏｕｔの温度変化の一例を示す説明図である。
【図４】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【図５】変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、昇降圧コンバータ５５と、蓄電装置としてのバッテリ５０と、システムメインリレー５６と、補機バッテリ６０と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０と、を備える。
【００１３】
エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４によって運転制御されている。
【００１４】
エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒや図示しない温度センサにより検出される冷却水の温度Ｔｗなどが入力ポートから入力されている。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。
【００１５】
プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。
【００１６】
モータＭＧ１は、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、モータＭＧ１と同様に同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。
【００１７】
インバータ４１は、高電圧側電力ライン５４ａに接続されており、６つのトランジスタと６つのダイオードとを有する周知のインバータ回路として構成されている。インバータ４２は、インバータ４１と同様に、高電圧側電力ライン５４ａに接続されており、６つのトランジスタと６つのダイオードとを有する周知のインバータ回路として構成されている。インバータ４１，４２は、電圧が作用しているときに、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、対となるトランジスタのオン時間の割合を調節することにより、モータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイルに回転磁界を形成し、モータＭＧ１，ＭＧ２を回転駆動する。
【００１８】
昇降圧コンバータ５５は、高電圧側電力ライン５４ａと低電圧側電力ライン５４ｂとに接続されており、上アームおよび下アームを構成する２つのトランジスタおよび２つのダイオードとリアクトルとを有する周知の昇降圧コンバータ回路として構成されている。昇降圧コンバータ５５は、モータＥＣＵ４０によって上アームおよび下アームを構成する２つのトランジスタのオン時間の割合が調節されることにより、低電圧側電力ライン５４ｂの電力を昇圧して高電圧側電力ライン５４ａに供給したり、高電圧側電力ライン５４ａの電力を降圧して低電圧側電力ライン５４ｂに供給したりする。高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５７が取り付けられており、低電圧側電力ライン５４ｂの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５８が取り付けられている。
【００１９】
モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇降圧コンバータ５５を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサ４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，モータＭＧ１に取り付けられた温度センサ４５ｔからのモータ温度ｔｍ１を挙げることができる。また、コンデンサ５７の端子間に取り付けられた電圧センサ５７ａからのコンデンサ５７（高電圧側電力ライン５４ａ）の電圧ＶＨや、コンデンサ５８の端子間に取り付けられた電圧センサ５８ａからのコンデンサ５８（低電圧側電力ライン５４ｂ）の電圧ＶＬも挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇降圧コンバータ５５を駆動制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０から出力される信号としては、例えば、インバータ４１，４２のトランジスタへのスイッチング制御信号や昇降圧コンバータ５５のトランジスタへのスイッチング制御信号を挙げることができる。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の電気角θｅ１，θｅ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。
【００２０】
バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン５４ｂに接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２によって管理されている。
【００２１】
バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に取り付けられた電圧センサ５１ａからのバッテリ５０の電圧Ｖｂや、バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからのバッテリ５０の温度Ｔｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。また、バッテリＥＣＵ５２は、温度センサ５１ｃからのバッテリ５０の温度Ｔｂや蓄電割合ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔや入力制限Ｗｉｎも演算している。出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ５０から放電してもよい許容最大電力（正の値の電力）である。入力制限Ｗｉｎは、バッテリ５０を充電してもよい許容最大電力（負の値の電力）である。
【００２２】
システムメインリレー５６は、低電圧側電力ライン５４ｂにおけるコンデンサ５８よりもバッテリ５０側に設けられている。このシステムメインリレー５６は、ＨＶＥＣＵ７０によってオンオフ制御されることにより、バッテリ５０と昇降圧コンバータ５５側との接続および接続の解除を行なう。
【００２３】
補機バッテリ６０は、バッテリ５０より低電圧の蓄電池、例えば鉛蓄電池として構成されており、補機系電力ライン６４に接続されている。補機系電力ライン６４は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２を介して低電圧側電力ライン５４ｂに接続されている。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２は、周知の双方向Ｃ／ＤＣコンバータとして構成されており、低電圧側電力ライン５４ｂ側の電力を降圧して補機系電力ライン６４側に供給したり、側補機系電力ライン６４側の電力を昇圧して低電圧側電力ライン５４ｂに供給したりする。補機系電力ライン６４には、操舵装置などの補機６６が接続されている。なお、補機系電力ライン６４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２近傍には補機系電力ライン６４の電圧（補機系電圧）Ｖｈを検出する電圧センサ６１ａや、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２を解して補機系電力ライン６４に流れる電流（補機系電流）Ｉｈを検出する電流センサ６１ｂが取り付けられており、電圧センサ６１ａからの補機系電圧Ｖｈや電流センサ６１ｂからの補機系電流ＩｈはバッテリＥＣＵ５２の図示しない入力ポートを介してバッテリＥＣＵ５２に入力されている。
【００２４】
ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰを挙げることができる。また、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖも挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０からは、システムメインリレー５６への駆動制御信号や双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２への駆動制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。
【００２５】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、ハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）や電動走行モード（ＥＶ走行モード）などで走行する。ＨＶ走行モードは、エンジン２２の運転とモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動とを伴って走行する走行モードである。ＥＶ走行モードは、エンジン２２を運転停止すると共にモータＭＧ２を駆動して走行する走行モードである。
【００２６】
ＥＶ走行モードでは、基本的には、以下のように走行する。ＨＶＥＣＵ７０は、まず、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される要求トルクＴｄ＊を設定する。続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に、モータＭＧ２の許容駆動範囲内で要求トルクＴｄ＊が駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、モータＭＧ１，ＭＧ２をトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で効率よく駆動することができるように高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨの目標値としての目標電圧ＶＨ＊を設定する。そして、設定したモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２の複数のトランジスタをスイッチング制御すると共に高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊になるように昇降圧コンバータ５５のトランジスタをスイッチング制御する。
【００２７】
ＨＶ走行モードでは、基本的には、以下のように走行する。ＨＶＥＣＵ７０は、まず、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される要求トルクＴｄ＊を設定すると共に、設定した要求トルクＴｄ＊と車速Ｖとに基づいて運転者が走行に要求する要求パワーＰｄ＊を設定する。続いて、補機に必要な電力（補機電力）Ｐｈにバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが目標割合ＳＯＣ＊に近づくのに必要なパワーＰｓｏｃなどを加算して得られる充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を設定する。そして、要求パワーＰｄ＊から充放電要求パワーＰｂ＊に効率ηを乗じた値を減じると共にエアコンに必要なパワーＰａｃを加えて車両に要求される（エンジン２２に要求される）要求パワーＰｅ＊を計算する。こうして要求パワーＰｅ＊を設定すると、エンジン２２およびモータＭＧ１，ＭＧ２の許容駆動範囲内で、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊が出力されると共に要求トルクＴｄ＊が駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されるように、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を設定する。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊は、状況に応じてエンジン２２を効率よく運転する燃費優先動作ラインやパワーを優先するパワー優先動作ラインに要求パワーＰｅ＊を適用することによってそれぞれ設定する。また、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊には、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるための回転数フィードバック制御によって演算した値を設定する。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊はエンジン２２の回転数Ｎｅを押さえ込む方向のトルクとなることから、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正のとき（モータＭＧ１がエンジン２２と同一方向に回転しているとき）には、モータＭＧ１は回生駆動される（発電機として機能する）ことになる。モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊には、要求トルクＴｄ＊からエンジン２２の直達トルクＴｅｄを減じた値（Ｔｄ＊−Ｔｅｄ）を設定する。ここで、エンジン２２の直達トルクＴｅｄは、モータＭＧ１からのエンジン２２の回転数Ｎｅを押さえ込む方向のトルクの出力を伴ってエンジン２２からプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に出力されるトルクである。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊で運転されるようにエンジン２２の吸入空気量制御，燃料噴射制御，点火制御などを行なう。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２の複数のトランジスタをスイッチング制御すると共に高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊になるように昇降圧コンバータ５５のトランジスタをスイッチング制御する。
【００２８】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、冷間時にエンジン２２を始動するとき（冷間始動時）の動作について説明する。図２はエンジン２２を始動する際にＨＶＥＣＵ７０により実行される始動時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００２９】
始動時処理ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２を作動して低電圧系電力ライン５４ｂに取り付けられらコンデンサ５８をチャージするプリチャージを行なう（ステップＳ１００）。プリチャージが終了すると、システムメインリレー５６をオンとして駆動準備完了（Ｒｅａｄｙ  ＯＮ）とし（ステップＳ１１０）、エンジン２２の冷却水の温度Ｔｗやバッテリ５０の温度Ｔｂ,蓄電割合ＳＯＣ，補機系電圧Ｖｈなど制御に必要なデータを入力する（ステップＳ１２０）。実施例では、冷却水の温度Ｔｗは、図示しない温度センサにより検出されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。バッテリ５０の温度Ｔｂは、温度センサ５１ｃによい検出されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリＥＣＵ５２により演算されたものを通信により入力するものとした。補機系電圧Ｖｈは、電圧センサ６１ａにより検出したものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。
【００３０】
こうしてデータを入力すると、エンジン２２の冷却水の温度Ｔｗが閾値Ｔｒｅｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。閾値Ｔｒｅｆは、エンジン２２の冷間始動であるか否かを判定する閾値であり、例えば０℃や−５℃などを用いることができる。なお、エンジン２２の冷間始動であるか否かを判定するものであるため、エンジン２２の温度が閾値未満であるか否かを判定するものとしてもよい。エンジン２２の冷却水の温度Ｔｗが閾値Ｔｒｅｆ以上であると判定したときには、エンジン２２を始動する始動指令をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。こうした始動指令により、モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１によりエンジン２２がクランキングされるように昇圧コンバータ５５による昇圧制御とインバータ４１のスイッチング素子のスイッチング制御とを実行し、エンジンＥＣＵ２４はエンジン２２の回転数Ｎｅが所定回転数に至ったときに燃料噴射制御や点火制御などを実行してエンジン２２を始動する。
【００３１】
ステップＳ１３０でエンジン２２の冷却水の温度Ｔｗが閾値Ｔｒｅｆ未満であると判定したときには、エンジン２２を始動するのに必要なパワー（エンジン始動必要パワー）Ｐｆｒｃを算出すると共に（ステップＳ１４０）、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを算出する（ステップＳ１５０）。エンジン始動必要パワーＰｆｒｃは、エンジン２２のフリクションとポンピングロスとの和として考えることができ、実施例では、エンジン２２の冷却水の温度Ｔｗとエンジン始動必要パワーＰｆｒｃとの関係を実験などにより予め求めてエンジン始動必要パワー設定用マップとして記憶しておき、冷却水の温度Ｔｗが与えられるとマップから対応するエンジン始動必要パワーＰｆｒｃを導出することにより算出するものとした。バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔは、実施例では、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣとバッテリ５０の温度Ｔｂと出力制限Ｗｏｕｔとの関係を実験などにより予め求めて出力制限設定用マップとして記憶しておき、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣとバッテリ５０の温度Ｔｂとが与えられるとマップから対応する出力制限Ｗｏｕｔを導出することにより算出するものとした。
【００３２】
続いて、エンジン始動必要パワーＰｆｒｃがバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔより大きいか否かを判定する（ステップＳ１６０）。図３は、エンジン始動必要パワーＰｆｒｃとバッテリ出力制限Ｗｏｕｔの温度変化の一例を示す説明図である。図示するように、冷間始動時では、エンジン始動必要パワーＰｆｒｃがバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを上回る場合が生じる。エンジン始動必要パワーＰｆｒｃがバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔ以下であると判定したときには、バッテリ５０からの出力によりエンジン２２を始動することができると判断し、エンジン２２を始動する始動指令をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。エンジン２２の始動については上述した。
【００３３】
一方、エンジン始動必要パワーＰｆｒｃがバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔより大きいと判定したときには、バッテリ５０からの出力によりエンジン２２を始動することはできないと判断し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２により高電圧系電力ライン５４ａに供給することが可能な許容電力Ｐｍａｘを計算する（ステップＳ１７０）。許容出力Ｐｍａｘは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２により通電可能な最大電流Ｉｈｍａｘに補機系電圧Ｖｈを乗じることにより計算することができる。
【００３４】
次に、エンジン始動必要パワーＰｆｒｃからバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを減じた値と双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２の許容出力Ｐｍａｘとのうち小さい方を双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２により低電圧系電力ライン５４ｂに供給する目標出力Ｐｄｃ＊として算出する（ステップＳ１８０）。そして、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２により目標出力Ｐｄｃ＊が低電圧系電力ライン５４ｂに供給されるように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２を駆動制御すると共に（ステップＳ１９０）、エンジン２２を始動する始動指令をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信し（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。即ち、図３に示すエンジン始動必要パワーＰｆｒｃのうちバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔでは不足する電力を双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２により低電圧系電力ライン５４ｂに供給される電力によって賄うのである。
【００３５】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の冷却水の温度Ｔｗが閾値Ｔｒｅｆ未満であると判定したときには、エンジン始動必要パワーＰｆｒｃとバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔとを算出し、エンジン始動必要パワーＰｆｒｃがバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔより大きいか否かを判定する。続いて、エンジン始動必要パワーＰｆｒｃがバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔより大きいと判定したときには、エンジン始動必要パワーＰｆｒｃからバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを減じた値と双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２の許容出力Ｐｍａｘとのうち小さい方を双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２の低電圧系電力ライン５４ｂに供給する目標出力Ｐｄｃ＊として算出する。そして、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２により目標出力Ｐｄｃ＊が低電圧系電力ライン５４ｂに供給されるように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２を駆動制御すると共に、エンジン２２を始動する始動指令をエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０に送信してエンジン２２を始動する。これにより、冷間始動時に、バッテリ５０から出力制限Ｗｏｕｔを超える電力を出力するのを抑制してエンジン２２を始動することができる。また、出力制限Ｗｏｕｔを大きくするためにバッテリ５０の大型化や重量化を抑制することができる。これらの結果、バッテリ５０の劣化の抑制とバッテリ５０を大型化の抑制との両立を図りながらエンジン２２を冷間始動することができる。
【００３６】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の冷間始動時にエンジン始動必要パワーＰｆｒｃがバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔより大きいと判定したときには、エンジン始動必要パワーＰｆｒｃからバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔを減じた値と双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２の許容出力Ｐｍａｘとのうち小さい方を双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２の低電圧系電力ライン５４ｂに供給する目標出力Ｐｄｃ＊として算出し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２により目標出力Ｐｄｃ＊が低電圧系電力ライン５４ｂに供給されるように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２を駆動制御するものとした。しかし、エンジン２２の冷間始動時にエンジン始動必要パワーＰｆｒｃがバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔより大きいと判定したときには、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２から許容出力Ｐｍａｘが低電圧系電力ライン５４ｂに供給されるように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２を駆動制御するものとしてもよいし、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２から予め定められた電力が低電圧系電力ライン５４ｂに供給されるように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２を駆動制御するものとしてもよい。
【００３７】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の冷間始動時にエンジン始動必要パワーＰｆｒｃがバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔより大きいと判定したときに双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２により電力が低電圧系電力ライン５４ｂに供給されるように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２を駆動制御するものとしたが、エンジン２２の冷間始動時には常に双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２により電力が低電圧系電力ライン５４ｂに供給されるように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２を駆動制御するものとしてもよい。
【００３８】
実施例のハイブリッド自動車２０では、蓄電装置として、バッテリ５０を用いるものとしたが、蓄電可能な装置であればよく、キャパシタなどを用いるものとしてもよい。
【００３９】
実施例のハイブリッド自動車２０では、昇降圧コンバータ５５を備えるものとしたが、これを備えないものとしてもよい。
【００４０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とＨＶＥＣＵ７０とを備えるものとしたが、これらのうちの少なくとも２つを単一の電子制御ユニットとして構成するものとしてもよい。
【００４１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６にプラネタリギヤ３０を介してエンジン２２およびモータＭＧ１を接続すると共に駆動軸３６にモータＭＧ２を接続し、モータＭＧ１，ＭＧ２に電力ラインを介してバッテリ５０を接続する構成とした。しかし、図４の変形例のハイブリッド自動車２２０に示すように、駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に変速機２３０を介してモータＭＧを接続すると共にモータＭＧにクラッチ２２９を介してエンジン２２を接続し、モータＭＧに電力ラインを介してバッテリ５０を接続するいわゆる１モータハイブリッド自動車の構成としてもよい。また、図５の変形例のハイブリッド自動車３２０に示すように、エンジン２２に発電用のモータＭＧ１を接続すると共に駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸３６に走行用のモータＭＧ２を接続し、モータＭＧ１，ＭＧ２に電力ラインを介してバッテリ５０を接続するいわゆるシリーズハイブリッド自動車の構成としてもよい。
【００４２】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１が「モータ」に相当し、バッテリ５０が「駆動系バッテリ」に相当し、低電圧系電力ライン５４ｂが「駆動系電力ライン」に相当し、補機系電力ライン６４が「補機系電力ライン」に相当し、補機バッテリ６０が「補機系バッテリ」に相当する。また、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ６２が「双方向電力変換器」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とが「制御装置」に相当する。
【００４３】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００４４】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
２０，２２０，３２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２３  クランクポジションセンサ、２４  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６  クランクシャフト、２８  ダンパ、３０  プラネタリギヤ、３６  駆動軸、３８  デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ  駆動輪、４０  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２  インバータ、４３，４４  回転位置検出センサ、４５ｔ  温度センサ、４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖ  電流センサ、５０  バッテリ、５１ａ，５７ａ，５８ａ  電圧センサ、５１ｂ  電流センサ、５１ｃ  温度センサ、５２  バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ  高電圧側電力ライン、５４ｂ  低電圧側電力ライン、５５  昇圧コンバータ、５６  システムメインリレー、５７，５８  コンデンサ、６０  補機バッテリ、６１ａ  電圧センサ、６１ｂ  電流センサ、６２  双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、６４  補機系電力ライン、６６  補機、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０  イグニッションスイッチ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８８  車速センサ、２３０  変速機、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【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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