(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力軸に連結されたモータと変速機とを備えるエンジンの始動制御装置において、
前記エンジンの始動要求に応じてモータによりエンジンを始動させるモータ制御手段と、前記変速機のインギヤ状態を検出するインギヤ検出手段と、前記エンジン始動時からの経過時間を計測する計測手段と、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
を備え、前記モータ制御手段は、前記エンジンの始動要求によりクランキングを開始し、前記計測手段により第１の所定時間を経過したことを検出し、且つ前記インギヤ検出手段によりインギヤを検出した場合に、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数がエンジンが始動したことを判定する所定回転数以下のときは前記エンジンのクランキングを継続することを特徴とするエンジンの始動制御装置。
【請求項２】
前記エンジンのクランキングの継続は前記計測手段による前記第１の所定時間より長い第２の所定時間継続することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動制御装置。
【請求項３】
前記第２の所定時間内に前記エンジン回転数検出手段がエンジンの始動を判定する所定回転数以上を検出した場合は、前記モータ制御手段はモータによるエンジン始動を終了することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの始動制御装置
【請求項４】
前記第２の所定時間経過後に前記エンジン回転数検出手段がエンジンの始動を判定する所定回転数以下を検出した場合は、前記モータ制御手段はモータによるエンジン始動を終了することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの始動制御装置
【請求項５】
前記モータは、エンジンの出力にモータ出力を付加するハイブリット車両用駆動モータであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンの出力軸に連結されたモータと変速機とを備えるエンジンの始動制御装置に関するものであり、特に、前記エンジン始動時に前記モータにより該エンジンを始動させるエンジンの始動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンとモータとを動力源とし、前記エンジンの出力または前記車両の運動エネルギーの一部を前記モータにより電気エネルギーに変換して蓄電する蓄電装置を備えたハイブリッド車両には、自動変速機を備え、前記エンジンを始動する際に、前記蓄電装置に蓄電された電気エネルギーを消費して前記モータを運転し、モータによって該エンジンをクランキングする始動システムを採用しているものがある。
この始動システムにおいては、エンジンの確実な始動を実現するために、エンジン始動後の所定時間はモータ始動トルクを維持するシステムが知られている（例えば、特開平１０−３３１７４９号公報等）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の始動システムを備えたハイブリット車両の制御装置では、始動トルク発生に要するエネルギー消費を極力小さくする必要性から、モータトルク発生時間を短時間（例えば、約１．５秒）に設定しており、これで通常の使用条件下では何ら問題が生じなかった。
しかしながら、燃料に低質ガソリンなどを使用した場合には、前記設定時間が経過しても所定のトルクが得られず、エンジンの始動後に自動変速機をインギア状態にしたときにエンジン回転数が低下したりエンジンストールが発生する虞がある。このような事態に陥らないように、モータトルク発生時間を一律に長く設定するという考え方もあるが、このようにすると、モータの電力消費が増大して蓄電装置（例えばバッテリ）が放電傾向となりエネルギーマネジメントや蓄電装置の大型化等の問題が残る。
そこで、この発明は、モータによるエンジン始動の確実性を向上させることができ、且つ、始動時におけるエネルギー消費を抑制することができるハイブリット車両の制御装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、エンジン（例えば、実施の形態におけるエンジンＥ）の出力軸に連結されたモータ（例えば、実施の形態におけるモータＭ）と変速機（例えば、実施の形態におけるオートマチックトランスミッションＴ）とを備えるエンジンの始動制御装置において、前記エンジンの始動要求に応じてモータによりエンジンを始動させるモータ制御手段（例えば、実施の形態におけるモータＥＣＵ）と、前記変速機のインギヤ状態を検出するインギヤ検出手段（例えば、後述する実施の形態におけるインギヤ判定フラグＦ＿ＡＴＮＰ）と、前記エンジン始動時からの経過時間を計測する計測手段（例えば、後述する実施の形態における始動後の経過タイマーＴ０１ＡＣＲ）と、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段（例えば、後述する実施の形態におけるエンジン回転数センサＳ２）と、を備え、前記モータ制御手段は、前記エンジンの始動要求によりクランキングを開始し、前記計測手段により第１の所定時間を経過したことを検出し、且つ前記インギヤ検出手段によりインギヤを検出した場合に、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数がエンジンが始動したことを判定する所定回転数（例えば、後述する実施の形態における自立復帰回転数＃ＮＣＲＭＯＴ）以下のときは前記エンジンのクランキングを継続することを特徴とする。
このように構成することにより、エンジン始動後、変速機がインギア状態のときには、エンジンの回転数が所定回転数を越えるまで、モータによるエンジンのクランキングを継続することが可能になる。
【０００５】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記エンジンのクランキングの継続は前記計測手段による前記第１の所定時間より長い第２の所定時間継続することを特徴とする。
このように構成することにより、エンジンを確実に始動することが可能になる。
【０００６】
請求項３に記載した発明は、請求項２に記載の発明において、前記第２の所定時間内に前記エンジン回転数検出手段がエンジンの始動を判定する所定回転数以上を検出した場合は、前記モータ制御手段はモータによるエンジン始動を終了することを特徴とする。
このように構成することにより、モータによるエンジンのクランキングの継続を必要最小限に留めることが可能になる。
【０００７】
請求項４に記載した発明は、請求項２に記載の発明において、前記第２の所定時間経過後に前記エンジン回転数検出手段がエンジンの始動を判定する所定回転数以下を検出した場合は、前記モータ制御手段はモータによるエンジン始動を終了することを特徴とする。
このように構成することにより、モータによるエンジンのクランキングが際限なく継続されるのを防止することが可能になる。
【０００８】
請求項５に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記モータは、エンジンの出力にモータ出力を付加するハイブリット車両用駆動モータであることを特徴とする。このように構成することにより、ハイブリット車両の始動性を向上することが可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るエンジンの始動制御装置の一実施の形態を図１から図３の図面を参照して説明する。
図１はこの発明の実施形態のパラレルハイブリッド車両を示し、動力源としてのエンジンＥとモータＭ、およびオートマチックトランスミッションＴを直列に直結した構造のものである。エンジンＥ及びモータＭの両方の駆動力は、オートマチックトランスミッションＴを介して駆動輪たる前輪Ｗｆ，Ｗｆに伝達される。なお、この実施の形態におけるオートマチックトランスミッションＴは自動無段変速機（以下、ＣＶＴと略す）である。また、ハイブリッド車両の減速時に前輪Ｗｆ，Ｗｆ側からモータＭ側に駆動力が伝達されると、モータＭは発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。なお、Ｗｒは後輪を示す。
【００１０】
モータＭの駆動及び回生作動は、モータＥＣＵ１からの制御指令を受けてパワードライブユニット２により行われる。パワードライブユニット２にはモータＭと電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ（蓄電装置）３が接続されている。バッテリ３は、例えば、複数のセルを直列に接続したモジュールを１単位として更に複数個のモジュールを直列に接続して構成されている。ハイブリッド車両には各種補機類を駆動するための１２ボルトの補助バッテリ４が搭載されており、この補助バッテリ４はバッテリ３にダウンバータ５を介して接続されている。ＦＩＥＣＵ１１により制御されるダウンバータ５は、バッテリ３の電圧を降圧して補助バッテリ４を充電する。
【００１１】
ＦＩＥＣＵ１１は、前記モータＥＣＵ１及び前記ダウンバータ５に加えて、エンジンＥへの燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段６の作動と、スタータモータ７の作動の他、点火時期等の制御を行う。そのために、ＦＩＥＣＵ１１には、ミッションの駆動軸の回転数に基づいて車速Ｖを検出する車速センサＳ１からの信号と、エンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサＳ２からの信号と、トランスミッションＴのシフトポジションを検出するシフトポジションセンサＳ３からの信号と、ブレーキペダル８の操作を検出するブレーキスイッチＳ４からの信号と、スタータスイッチ９のＯＮ／ＯＦＦを検出するスタータースイッチセンサＳ５からの信号と、スロットル開度ＴＨを検出するスロットル開度センサＳ６からの信号と、吸気管負圧ＰＢＧＡを検出する吸気管負圧センサＳ７からの信号とが入力される。２１は、前記ＣＶＴ制御用のＣＶＴＥＣＵを示し、３１は、バッテリ３を保護し、バッテリ３の残容量ＳＯＣを算出するバッテリＥＣＵを示す。
【００１２】
次に、図２のブロック図を参照して、前記モータＭをどのようなモードで運転するかを決定するモータ基本モードを、モータ動作出力の観点から説明する。
モータ基本モードには、「始動モード」、「アシストモード」、「発電モード」、「アイドルモード」の各モードがある。
始動モードではモータＭまたはスターターモータ７がエンジンＥを始動する。始動モードには、バッテリ３の残容量が多いときにモータＭによりエンジンＥを始動する「モータ始動モード」と、バッテリ３の残容量が少ないときにスタータモータ７によりエンジンＥを始動する「スタータ始動モード」がある。
【００１３】
アシストモードではモータＭがエンジンＥの駆動補助を行う。アシストモードには、加速時にモータＭがエンジンＥの駆動補助を行う「加速モード」と、発進時にモータＭがエンジンＥの駆動補助を行う「発進モード」がある。
発電モードでは、モータＭを発電機として機能させ、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとしてバッテリー３に回収する。発電モードには、モータＭによる回生制動を実行する「減速モード」と、車両がエンジンＥの駆動力で走行しながら場合によって回生を行う「クルーズモード」がある。
アイドルモードでは、燃料カットに続く燃料供給の再開によりエンジンＥをアイドル状態に維持する。アイドルモードには、アイドル時にモータＭにより回生を行う「アイドル発電モード」と、車両の停止時等に一定の条件でエンジンを停止する「アイドル停止モード」がある。
【００１４】
ところで、この車両における前記始動モードでは、エンジン始動後、ＣＶＴがインギア状態のときには、エンジンの回転数が前記所定回転数を越えるまで、モータによるエンジンのクランキングを継続するようにしている。これにより、クランキング停止後に、エンジンの回転数が低下したりエンジンストールが発生するのを防止し、ハイブリット車両におけるモータによるエンジン始動の確実性を向上させている。
【００１５】
次に、この実施の形態におけるハイブリット車両のエンジン始動制御を図１のフローチャートを参照して具体的に説明する。図１のフローチャートに示すＭＡ始動モード判定処理ルーチンは、前記始動モードのときに一定時間（例えば、１０ｍｓｅｃ）毎にモータＥＣＵ１によって実行される。
【００１６】
なお、この実施の形態におけるハイブリット車両はＣＶＴを装備した車両（以下、ＣＶＴ車という）であるが、仕様上の理由から以下に示すフローチャートは、マニュアルトランスミッションを装備した車両（以下、ＭＴ車という）の場合についても併記したものとなっている。
【００１７】
まず、ステップＳ０１においてスタータースイッチ判定フラグＦ＿ＳＴＳが「１」か否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（スタータースイッチＯＮ）である場合はステップＳ０２に進み、判定結果が「ＮＯ」（スタータースイッチＯＦＦ）である場合はステップＳ０３に進む。
ステップＳ０２において、始動後の始動モード維持タイマーＴＭＯＴＳＴを設定値＃ＴＭＯＴＳＴ（例えば、４ｓｅｃ）に設定し、ステップＳ０３に進む。
【００１８】
ステップＳ０３において、エンジン停止判定フラグＦ＿ＭＥＯＦが「１」か否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（エンジン停止）である場合はステップＳ０４に進み、判定結果が「ＮＯ」（エンジン運転中）である場合はステップＳ０５に進む。
ステップＳ０４において、始動後の経過タイマーＴ０１ＡＣＲを「０」にセットし、ステップＳ０５に進む。
【００１９】
ステップＳ０５においては、ＦＩ（フューエルインジェクション）側で作られるＫＳＴＩＮＪ作動中フラグＦ＿ＫＳＴＩＮＪが「１」か否か判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（燃料除々加算中）である場合はステップＳ０６に進み、判定結果が「ＮＯ」（燃料除々加算終了）である場合はステップＳ０９に進む。
ＫＳＴＩＮＪ作動中フラグＦ＿ＫＳＴＩＮＪは、エンジンへの燃料噴射量を徐々に加算しているときに「１」となり、エンジンへの燃料噴射量の徐々加算を終了したときに「０」となるフラグである。
ステップＳ０６において、ＫＳＴＩＮＪ作動後始動モード解除ディレータイマーＴＭＯＴＯＦＦを設定値＃ＴＭＯＴＯＦＦ（例えば、０．２ｓｅｃ）に設定し、ステップＳ０７に進む。
【００２０】
ステップＳ０７において、ＭＡ（モータアシスト）始動モード判定フラグＦ＿ＳＴＭＯＤＭＡを「１」とし、ステップＳ０８に進む。ＭＡ始動モード判定フラグＦ＿ＳＴＭＯＤＭＡは、エンジン始動完了前は「１」とされ、エンジン始動完了後は「０」とされるフラグである。
ステップＳ０８において、ＭＡ始動不可判定フラグＦ＿ＳＴＤＩＳＭＡを「０」として、本制御ルーチンを一旦終了する。ＭＡ始動不可判定フラグＦ＿ＳＴＤＩＳＭＡは、エンジン停止後に「１」とされ、エンジン運転中は「０」に維持されるフラグである。
【００２１】
ステップＳ０９において、ＫＳＴＩＮＪ作動後始動モード解除ディレータイマーＴＭＯＴＯＦＦが「０」か否かを判定する。判定結果が「ＮＯ」である場合はステップＳ１０に進み、判定結果が「ＹＥＳ」である場合はステップＳ１３に進む。
ステップＳ１０において、自立復帰回転数後の始動モード維持タイマーＴＭＯＴＳＴ２を設定値＃ＴＭＯＴＳＴ２（例えば、０．２ｓｅｃ）に設定し、ステップＳ１１に進む。
【００２２】
ステップＳ１１において、エンジンの回転数ＮＥが自立復帰回転数＃ＮＣＲＭＯＴ以下か否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」である場合はステップＳ１２に進み、判定結果が「ＮＯ」である場合はステップＳ１４に進む。
自立復帰回転数＃ＮＣＲＭＯＴはエンジンが自立復帰可能か否かの閾値となるエンジン回転数であって、例えば、７００〜８５０ｒｐｍに予め設定されており、エンジン回転数が自立復帰回転数＃ＮＣＲＭＯＴ以下のときには、ＣＶＴをインギア状態にすると反トルクによりエンジン回転数が低下したりエンジンストールが生じる可能性があり（即ち、自立復帰不可）、エンジン回転数が自立復帰回転数＃ＮＣＲＭＯＴを越えているときには、ＣＶＴをインギア状態にしてもエンジン回転数が低下したりエンジンストールが生じたりすることがない（即ち、自立復帰可能）。
ステップＳ１２において、自立復帰回転数後の始動モード維持タイマーＴＭＯＴＳＴ２を設定値＃ＴＭＯＴＳＴ２（例えば、０．２ｓｅｃ）に設定し、ステップＳ０７に進む。
【００２３】
ステップＳ１３においては、始動後の第１の始動モード維持タイマーＴＭＯＴＳＴ１が「０」か否かを判定する。判定結果が「ＮＯ」である場合はステップＳ１１に進み、判定結果が「ＹＥＳ」である場合はステップＳ１８に進む。
なお、この第１の始動モード維持タイマーＴＭＯＴＳＴ１はエンジンの始動直後に設定値＃ＴＭＯＴＳＴ１（例えば、１．２ｓｅｃ）に設定される。この実施の形態では、設定値＃ＴＭＯＴＳＴ１が第１の所定時間となる。
【００２４】
ステップＳ１４においてアシストトリガー判定処理を実行し、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５において、モータアシスト判定フラグＦ＿ＭＡＳＴが「１」か否かを判定する。判定結果が「ＮＯ」である場合はステップＳ１６に進み、判定結果が「ＹＥＳ」である場合はステップＳ１７に進む。
なお、モータアシスト判定フラグＦ＿ＭＡＳＴは、アシストトリガー判定処理を実行した結果、モータによるエンジンへの駆動補助（すなわち、モータアシスト）が必要であると判定した場合に「１」となり、モータアシストが不要であると判定した場合に「０」となるフラグである。
【００２５】
ステップＳ１６において、自立復帰回転数後の始動モード維持タイマーＴＭＯＴＳＴ２が「０」か否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」である場合はステップＳ１７に進み、判定結果が「ＮＯ」である場合はステップＳ０７に進む。
ステップＳ１７において、ＭＡ始動モード判定フラグＦ＿ＳＴＭＯＤＭＡを「０」にし、ステップＳ０８に進む。
【００２６】
したがって、モータによるエンジンのクランキング開始後、第１の始動モード維持タイマーＴＭＯＴＳＴ１がタイマーアップする前においては、エンジンの回転数が自立復帰回転数以下の場合にはモータによるエンジンのクランキングを継続し、エンジン回転数が自立復帰回転数を超えている場合には、モータアシスト判定フラグＦ＿ＭＡＳＴが「０」（モータアシスト不要）のときには、自立復帰回転数後の始動モード維持タイマーＴＭＯＴＳＴ２がタイマーアップするまではモータによるエンジンのクランキングを継続しタイマーアップ後にモータによるエンジンのクランキングを終了し、モータアシスト判定フラグＦ＿ＭＡＳＴが「１」（モータアシスト必要）のときには、直ちにモータによるエンジンのクランキングを終了することとなる。
【００２７】
一方、ステップＳ１３において肯定判定してステップＳ１８に進んだ場合には、ステップＳ１８において、ＣＶＴ車か否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（ＣＶＴ車）である場合はステップＳ１９に進み、判定結果が「ＮＯ」（ＭＴ車）である場合はステップＳ２１に進む。
ステップＳ１９において、ＣＶＴ用インギア判定フラグＦ＿ＡＴＮＰが「１」か否かを判定する。判定結果が「ＮＯ」（インギア）である場合はステップＳ２０に進み、判定結果が「ＹＥＳ」（Ｎ，Ｐレンジ）である場合はステップＳ２１に進む。
なお、ＣＶＴ用インギア判定フラグＦ＿ＡＴＮＰは、インギア状態ではないとき（Ｎ，Ｐレンジのとき）に「１」となり、インギア状態のときに「０」となるフラグである。
【００２８】
ステップＳ２０において、始動後の経過タイマーＴ０１ＡＣＲが始動後の始動モード維持タイマーの設定値＃ＴＭＯＴＳＴよりも大きいか否かを判定する。判定結果が「ＮＯ」である場合はステップＳ１１に進み、判定結果が「ＹＥＳ」である場合はステップＳ２１に進む。
【００２９】
したがって、第１の始動モード維持タイマーＴＭＯＴＳＴ１がタイマーアップした後であっても、始動後の始動モード維持タイマー設定値＃ＴＭＯＴＳＴを経過する前は、ＣＶＴがインギア状態でエンジンの回転数が自立復帰回転数以下の場合にはモータによるエンジンのクランキングを継続することとなる。これにより、モータによるエンジン始動を確実にすることができる。
【００３０】
そして、第１の始動モード維持タイマーＴＭＯＴＳＴ１がタイマーアップした後、始動後の始動モード維持タイマー設定値＃ＴＭＯＴＳＴを経過する前であって、ＣＶＴがインギア状態でエンジン回転数が自立復帰回転数を超えている場合には、モータアシスト判定フラグＦ＿ＭＡＳＴが「０」（モータアシスト不要）のときには、自立復帰回転数後の始動モード維持タイマーＴＭＯＴＳＴ２がタイマーアップするまではモータによるエンジンのクランキングを継続しタイマーアップ後にモータによるエンジンのクランキングを終了し、モータアシスト判定フラグＦ＿ＭＡＳＴが「１」（モータアシスト必要）のときには、直ちにモータによるエンジンのクランキングを終了することとなる。したがって、モータによるエンジンのクランキングの継続を必要最小限に留めることができ、エンジン始動にかかる電力消費を必要最小限に抑えて、バッテリーにかかる負荷を低く抑えることができる。この場合、エンジン始動開始からエンジン回転数が自立復帰回転数を超えるまでの経過時間が第２の所定時間となる。
【００３１】
ステップＳ２０で肯定判定してステップＳ２１に進んだ場合には、ステップＳ２１において、エンジン停止判定フラグＦ＿ＭＥＯＦが「１」か否かを判定する。判定結果が「ＮＯ」（エンジン運転中）である場合はステップＳ１４に進み、判定結果が「ＹＥＳ」（エンジン停止）である場合はステップＳ２２に進む。
ステップＳ２２において、ＭＡ始動モード判定フラグＦ＿ＳＴＭＯＤＭＡを「０」とし、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３において、ＭＡ始動不可判定フラグＦ＿ＳＴＤＩＳＭＡを「１」として、本制御ルーチンを一旦終了する。
【００３２】
したがって、始動後の始動モード維持タイマー設定値＃ＴＭＯＴＳＴを経過してもエンジン回転数が自立復帰回転数を越えない場合には、エンジンのクランキングを強制的に終了させて、エンジン始動を終了することとなる。これにより、モータによるエンジンのクランキングが際限なく継続されるのを防止することができ、その結果、エンジン始動のために消費される電力を制限することができる。
尚、この発明は前述した実施の形態に限られるものではなく、例えば、自動変速機は無断変速機以外の有段変速機等であってもよい。
また、前述した実施の形態では、第２の所定時間の始期をエンジン始動開始時としたが、この第２の所定時間の始期を第１の所定時間経過時としてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項１および請求項２に記載した発明によれば、エンジン始動後、変速機がインギア状態のときには、エンジンの回転数が所定回転数を越えるまで、モータによるエンジンのクランキングを継続することができるので、モータによるエンジンのクランキング終了後に、エンジンの回転数が低下したりエンジンストールが発生するのを防止することができるという優れた効果が奏される。しかも、エンジン始動にかかる電力消費量を抑制することができる。
【００３４】
請求項３に記載した発明によれば、モータによるエンジンのクランキングの継続を必要最小限に留めることができるので、エンジン始動にかかる電力消費量を低く抑えることができるという効果がある。
請求項４に記載の発明によれば、モータによるエンジンのクランキングが際限なく継続されるのを防止することができるので、エンジン始動のために消費される電力を制限することができるという効果がある。
請求項５に記載の発明によれば、ハイブリット車両の始動性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係るエンジン始動制御装置を備えたハイブリット車両の全体構成図である。
【図２】  モータ基本モードを示すブロック図である。
【図３】  前記車両における始動制御の一実施の形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  モータＥＣＵ（モータ制御手段）
Ｅ  エンジン
Ｍ  モータ
Ｔ  オートマチックトランスミッション
Ｆ＿ＡＴＮＰ  インギヤ判定フラグ（インギヤ検出手段）
Ｔ０１ＡＣＲ  始動後の経過タイマー（計測手段）
Ｓ２  エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）
＃ＮＣＲＭＯＴ  自立復帰回転数（所定回転数）
【図１】
0004425491.tif 000002
【図２】
0004425491.tif 000003
【図３】
0004425491.tif 000004