(57)【要約】 【課題】内燃機関を始動させるモータに電力を供給する蓄電装置の劣化を防止しつつ、内燃機関を適切に始動させる。【解決手段】トルク演算部２２の始動制御部２３は、エンジン回転数に対する目標回転数と実回転数との偏差を算出し、この偏差を始動モード判定部２１により判定された内燃機関Ｅの始動モードに応じたＰＩ（比例積分）動作により制御増幅して、トルク指令値を算出する。始動制御部２３は、内燃機関Ｅのパルス始動モードでは、バッテリ温度およびエンジン水温およびＴ／Ｍオイル温度等の各種の温度、あるいは、バッテリ３の残容量、あるいは、バッテリ３のＤＣ電圧等に応じて、フィードバック処理系の状態を安定限界状態に設定する制御ゲインを、予め設定された所定マップに対するマップ検索等により取得し、トルク指令値を算出する。【選択図】図１
2007315226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を駆動可能なモータと、該モータに電力を供給する蓄電装置と、
前記内燃機関の始動状態を判定する始動判定手段と、
該始動判定手段による判定結果に応じて、前記蓄電装置から前記モータへ前記電力を出力する際の出力モードを設定する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記出力モードとして、少なくとも、所定電力を連続的に出力する第１モードと、所定幅以上の振幅で変動する電力を出力する第２モードとを設定可能であることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第２モードで出力する電力の波高値を、所定状態での前記蓄電装置の連続定格出力よりも大きな値に設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関および前記モータを備えるパワープラントの温度を検出する温度検出手段を備え、
前記始動判定手段は、前記温度検出手段から出力される検出信号に基づき、前記温度が所定値以上の場合に前記出力モードとして前記第１モードを設定し、前記温度が所定値未満の場合に前記出力モードとして前記第２モードを設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記蓄電装置の状態に基づき前記蓄電装置に対する出力制限値を設定する出力制限手段を備え、
前記始動判定手段は、前記出力制限手段により設定される前記出力制限値に基づき、前記出力制限値が所定値以上の場合に前記出力モードとして前記第１モードを設定し、前記出力制限値が所定値未満の場合に前記出力モードとして前記第２モードを設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記蓄電装置の状態に係る状態量を検出する状態検出手段を備え、
前記始動判定手段は、前記状態検出手段から出力される検出信号に基づき、前記状態量が所定状態量を超える場合に前記第１モードを設定し、前記状態量が所定状態量を超えない場合に前記出力モードとして前記第２モードを設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記状態検出手段は、前記蓄電装置の温度を検出することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記状態検出手段は、前記蓄電装置の残容量を検出することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記状態検出手段は、前記蓄電装置の出力電圧を検出することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記第２モードにおいて、前記蓄電装置の出力に対する指令値をフィードバック処理により演算しており、該フィードバック処理においてフィードバック系の状態を安定限界状態に設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記第２モードにおいて、前記蓄電装置の出力に対する指令値として、オン／オフ状態の比率である所定のデューティ比を設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記第２モードにおいて、前記蓄電装置の出力に対する指令値として、前記内燃機関のクランク角に応じた値を設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば極低温時あるいはバッテリの劣化時に、バッテリの容量が低下した際の内燃機関の始動性を向上させるために、バッテリの出力電圧に応じて、モータの巻線の巻数に応じた磁束量を複数の回路により切り換えることで、所定電圧でのモータのトルク特性を変化させる制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２０７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来技術の一例に係る制御装置においては、内燃機関を始動させるモータのトルク特性を変更するために複数の回路を備える必要があり、装置構成が複雑化すると共に、装置が大型化してしまうという問題が生じる。
しかも、バッテリの温度が低い状態、あるいは、残容量が低下している状態では、連続的に放電を行うと、過剰な電圧低下が生じてしまい、モータへの供給電力が低下して、内燃機関の始動に要する所望のトルクを出力させることが困難となる虞がある。さらに、バッテリの過剰な電圧低下はバッテリの劣化を促進してしまうという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、内燃機関を始動させるモータに電力を供給する蓄電装置の劣化を防止しつつ、内燃機関を適切に始動させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関を駆動可能なモータと、該モータに電力を供給する蓄電装置（例えば、実施の形態でのバッテリ３）と、前記内燃機関の始動状態を判定する始動判定手段（例えば、実施の形態での始動モード判定部２１）と、該始動判定手段による判定結果に応じて、前記蓄電装置から前記モータへ前記電力を出力する際の出力モードを設定する制御手段（例えば、実施の形態でのトルク演算部２２）とを備え、前記制御手段は、前記出力モードとして、少なくとも、所定電力を連続的に出力する第１モード（例えば、実施の形態でのフラット始動モード）と、所定幅以上の振幅で変動する電力を出力する第２モード（例えば、実施の形態でのパルス始動モード）とを設定可能であることを特徴としている。
【０００５】
上記構成の内燃機関の制御装置によれば、制御手段は、蓄電装置からモータへ電力を出力する際の出力モードとして、少なくとも、所定電力を連続的に出力する第１モードと、所定幅以上の振幅で変動する電力を出力する第２モードとを設定可能であることから、蓄電装置の状態に応じて、第１モードまたは第２モードを選択することにより、内燃機関を始動させるモータに電力を供給する蓄電装置の劣化を防止しつつ、内燃機関を適切に始動させることができる。
【０００６】
さらに、請求項２に記載の本発明の内燃機関の制御装置では、前記制御手段は、前記第２モードで出力する電力の波高値を、所定状態での前記蓄電装置の連続定格出力よりも大きな値に設定することを特徴としている。
【０００７】
上記構成の内燃機関の制御装置によれば、第２モードで出力する電力の波高値を、所定状態での蓄電装置の連続定格出力よりも大きな値に設定することにより、例えば内燃機関を始動させるために要する始動必要電力が、蓄電装置の連続定格出力よりも大きい場合であっても、第２モードで変動する電力の平均的な値が始動必要電力と同等あるいは始動必要電力よりも大きい状態で内燃機関を適切に始動させることができる。
【０００８】
さらに、請求項３に記載の本発明の内燃機関の制御装置は、前記内燃機関および前記モータを備えるパワープラントの温度を検出する温度検出手段（例えば、実施の形態での温度センサ１７）を備え、前記始動判定手段は、前記温度検出手段から出力される検出信号に基づき、前記温度が所定値以上の場合に前記出力モードとして前記第１モードを設定し、前記温度が所定値未満の場合に前記出力モードとして前記第２モードを設定することを特徴としている。
【０００９】
上記構成の内燃機関の制御装置によれば、パワープラントの温度が所定値未満の場合に出力モードとして第２モードを設定することにより、蓄電装置の出力が低下する状態であっても、過剰な電圧低下が生じてしまうことを防止して、蓄電装置の劣化を抑制すると共に、内燃機関を適切に始動させることができる。
【００１０】
さらに、請求項４に記載の本発明の内燃機関の制御装置は、前記蓄電装置の状態に基づき前記蓄電装置に対する出力制限値を設定する出力制限手段（例えば、実施の形態でのＢＡＴＥＣＵ５）を備え、前記始動判定手段は、前記出力制限手段により設定される前記出力制限値に基づき、前記出力制限値が所定値以上の場合に前記出力モードとして前記第１モードを設定し、前記出力制限値が所定値未満の場合に前記出力モードとして前記第２モードを設定することを特徴としている。
【００１１】
上記構成の内燃機関の制御装置によれば、蓄電装置に対する出力制限値が所定値未満の場合に出力モードとして第２モードを設定することにより、蓄電装置の出力が低下する状態であっても、過剰な電圧低下が生じてしまうことを防止して、蓄電装置の劣化を抑制すると共に、内燃機関を適切に始動させることができる。
【００１２】
さらに、請求項５に記載の本発明の内燃機関の制御装置は、前記蓄電装置の状態に係る状態量を検出する状態検出手段（例えば、実施の形態での温度検出器１３、電圧検出器１４、電流検出器１５、ＢＡＴＥＣＵ５）を備え、前記始動判定手段は、前記状態検出手段から出力される検出信号に基づき、前記状態量が所定状態量を超える場合に前記第１モードを設定し、前記状態量が所定状態量を超えない場合に前記出力モードとして前記第２モードを設定することを特徴としている。
【００１３】
上記構成の内燃機関の制御装置によれば、蓄電装置の状態に係る状態量が所定状態量を超えない場合に出力モードとして第２モードを設定することにより、蓄電装置の出力が低下する状態であっても、過剰な電圧低下が生じてしまうことを防止して、蓄電装置の劣化を抑制すると共に、内燃機関を適切に始動させることができる。
【００１４】
さらに、請求項６に記載の本発明の内燃機関の制御装置では、前記状態検出手段は、前記蓄電装置の温度を検出することを特徴としている。
【００１５】
上記構成の内燃機関の制御装置によれば、蓄電装置の温度が所定温度未満の場合に出力モードとして第２モードを設定することにより、蓄電装置の出力が低下する状態であっても、過剰な電圧低下が生じてしまうことを防止して、蓄電装置の劣化を抑制すると共に、内燃機関を適切に始動させることができる。
【００１６】
さらに、請求項７に記載の本発明の内燃機関の制御装置では、前記状態検出手段は、前記蓄電装置の残容量を検出することを特徴としている。
【００１７】
上記構成の内燃機関の制御装置によれば、蓄電装置の残容量が所定残容量未満の場合に出力モードとして第２モードを設定することにより、蓄電装置の出力が低下する状態であっても、過剰な電圧低下が生じてしまうことを防止して、蓄電装置の劣化を抑制すると共に、内燃機関を適切に始動させることができる。
【００１８】
さらに、請求項８に記載の本発明の内燃機関の制御装置では、前記状態検出手段は、前記蓄電装置の出力電圧を検出することを特徴としている。
【００１９】
上記構成の内燃機関の制御装置によれば、蓄電装置の出力電圧が所定出力電圧未満の場合に出力モードとして第２モードを設定することにより、蓄電装置の出力が低下する状態であっても、過剰な電圧低下が生じてしまうことを防止して、蓄電装置の劣化を抑制すると共に、内燃機関を適切に始動させることができる。
【００２０】
さらに、請求項９に記載の本発明の内燃機関の制御装置では、前記制御手段は、前記第２モードにおいて、前記蓄電装置の出力に対する指令値をフィードバック処理により演算しており、該フィードバック処理においてフィードバック系の状態を安定限界状態に設定することを特徴としている。
【００２１】
上記構成の内燃機関の制御装置によれば、第２モードにおいて、蓄電装置の出力に対する指令値をフィードバック処理により演算する際にフィードバック系の状態を安定限界状態に設定することにより、蓄電装置の出力に対する指令値を発散させずに振動させることができる。
【００２２】
さらに、請求項１０に記載の本発明の内燃機関の制御装置では、前記制御手段は、前記第２モードにおいて、前記蓄電装置の出力に対する指令値として、オン／オフ状態の比率である所定のデューティ比を設定することを特徴としている。
【００２３】
上記構成の内燃機関の制御装置によれば、第２モードにおいて、蓄電装置の出力に対する指令値として、オン／オフ状態の比率である所定のデューティ比を設定することにより、蓄電装置の出力に対する指令値をオン状態とオフ状態との間で交互に変動させることができる。
【００２４】
さらに、請求項１１に記載の本発明の内燃機関の制御装置では、前記制御手段は、前記第２モードにおいて、前記蓄電装置の出力に対する指令値として、前記内燃機関のクランク角に応じた値を設定することを特徴としている。
【００２５】
上記構成の内燃機関の制御装置によれば、蓄電装置の出力に対する指令値として、内燃機関のクランク角に応じた値を設定することにより、変動する内燃機関の摩擦抵抗（エンジンフリクション）に対応する指令値を設定することができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明の内燃機関の制御装置によれば、蓄電装置の状態に応じて、第１モードまたは第２モードを選択することにより、内燃機関を始動させるモータに電力を供給する蓄電装置の劣化を防止しつつ、内燃機関を適切に始動させることができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の内燃機関の制御装置によれば、例えば内燃機関を始動させるために要する始動必要電力が、蓄電装置の連続定格出力よりも大きい場合であっても、第２モードで変動する電力の平均的な値が始動必要電力と同等あるいは始動必要電力よりも大きい状態で内燃機関を適切に始動させることができる。
【００２７】
さらに、請求項３から請求項８に記載の本発明の内燃機関の制御装置によれば、蓄電装置の出力が低下する状態であっても、過剰な電圧低下が生じてしまうことを防止して、蓄電装置の劣化を抑制すると共に、内燃機関を適切に始動させることができる。
さらに、請求項９に記載の本発明の内燃機関の制御装置によれば、第２モードにおいて、蓄電装置の出力に対する指令値をフィードバック処理により演算する際にフィードバック系の状態を安定限界状態に設定することにより、蓄電装置の出力に対する指令値を発散させずに振動させることができる。
【００２８】
さらに、請求項１０に記載の本発明の内燃機関の制御装置によれば、蓄電装置の出力に対する指令値として、オン／オフ状態の比率である所定のデューティ比を設定することにより、蓄電装置の出力に対する指令値をオン状態とオフ状態との間で交互に変動させることができる。
さらに、請求項１１に記載の本発明の内燃機関の制御装置によれば、蓄電装置の出力に対する指令値として、内燃機関のクランク角に応じた値を設定することにより、変動する内燃機関の摩擦抵抗（エンジンフリクション）に対応する指令値を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置について添付図面を参照しながら説明する。
この発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置は、例えば図１に示すように、パラレルハイブリッド車両等の車両に搭載され、この車両は、内燃機関Ｅと、モータＭと、トランスミッションＴ／Ｍとを直列に直結した構造のものである。内燃機関ＥおよびモータＭの両方の駆動力は、無段変速機（ＣＶＴ）等のトランスミッションＴ／Ｍから左右の駆動輪（前輪あるいは後輪）間で駆動力を配分するディファレンシャルを介して車両の駆動輪に伝達される。また、ハイブリッド車両の減速時に駆動輪側からモータ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。さらに、車両の運転状態に応じて、モータＭは内燃機関Ｅの出力によって発電機として駆動され、発電エネルギーを発生するようになっている。
【００３０】
そして、この内燃機関の制御装置１は、例えば、内燃機関Ｅと、モータＭと、トランスミッションＴ／Ｍと、パワードライブユニット（ＰＤＵ）２と、高圧系のニッケル−水素バッテリ（バッテリ）３と、ＭＯＴＥＣＵ４と、ＢＡＴＥＣＵ５と、ＦＩＥＣＵ６と、Ｔ／ＭＥＣＵ７と、ＭＧＥＣＵ８とを備えて構成されている。
【００３１】
例えば３相のＤＣブラシレスモータ等からなるモータＭは、パワードライブユニット（ＰＤＵ）２に接続されている。パワードライブユニット２は、例えばトランジスタのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータを備え、モータＭと電力（モータＭの力行（駆動またはアシスト）動作時にモータＭに供給される供給電力や回生動作時にモータＭから出力される回生電力）の授受を行うバッテリ３が接続されている。
そして、モータＭの駆動及び回生作動は、ＭＯＴＥＣＵ４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。すなわち、パワードライブユニット２は、例えばモータＭの駆動時には、ＭＯＴＥＣＵ４から出力されるゲート信号（つまり、ＰＷＭインバータの各スイッチング素子をオン／オフ駆動させる各パルスからなるスイッチング指令であるパルス幅変調信号）に基づき、バッテリ３から出力される直流電力を３相交流電力に変換してモータＭへ供給する。一方、モータＭの回生動作時には、モータＭから出力される３相交流電力を直流電力に変換してバッテリ３を充電する。
【００３２】
ＭＯＴＥＣＵ４は、後述するＭＧＥＣＵ８から入力されるトルク指令（例えば、始動トルク、アシストトルク、回生トルク等に対する各トルク指令）に応じたトルクをモータＭから出力させるために要する電流のフィードバック制御を行う目標トルク制御部４ａを備え、この目標トルク制御部４ａは、例えばトルク指令に応じた電流指令値と、パワードライブユニット（ＰＤＵ）２からモータＭの各相に供給される相電流に応じた電流検出値との各偏差がゼロとなるように制御を行う。
このため、ＭＯＴＥＣＵ４には、モータＭの各相に供給される相電流を検出する相電流検出器１１から出力される検出信号と、モータＭのモータ角度（つまり、所定の基準回転位置からの磁極の回転角度）および回転数を検出する回転センサ１２から出力される検出信号とが入力されている。
そして、ＭＯＴＥＣＵ４は、各検出信号に基づいて、実際にモータＭから発生している実トルクを算出し、ＭＧＥＣＵ８へと出力する。
【００３３】
ＢＡＴＥＣＵ５は、例えばバッテリ３の温度（バッテリ温度）と、バッテリ３の充電電流および放電電流（つまり、ＰＤＵ２のＰＷＭインバータの直流側電流：ＤＣ電流）と、バッテリ３の端子電圧（つまり、ＰＤＵ２のＰＷＭインバータの直流側電圧：ＤＣ電圧）とに応じて、バッテリ３の残容量を算出すると共に、バッテリ３を保護するための電流に対する出力制限値を設定し、ＭＧＥＣＵ８へと出力する。
このため、ＢＡＴＥＣＵ５には、バッテリ温度を検出する温度検出器１３から出力される検出信号と、ＤＣ電圧を検出する電圧検出器１４から出力される検出信号と、ＤＣ電流を検出する電流検出器１５から出力される検出信号とが入力されている。
【００３４】
ＦＩＥＣＵ６は、内燃機関１１の運転状態、例えば内燃機関Ｅへの燃料供給や点火タイミング等を制御する。
このため、ＦＩＥＣＵ６には、内燃機関Ｅのピストンの圧縮上死点位置ＴＤＣを検出するＴＤＣセンサ１６ａおよびＴＤＣセンサから出力されるＴＤＣパルスの周期より短い所定クランク角度周期で信号パルス（クランクパルス）を出力するクランク角センサ１６ｂから出力される検出信号と、内燃機関Ｅの冷却水の温度（エンジン水温）を検出する温度センサ１７から出力される検出信号とが入力されている。
そして、ＦＩＥＣＵ６は、各検出信号に基づいて、内燃機関Ｅの回転数（エンジン回転数）を算出し、ＭＧＥＣＵ８へと出力する。
【００３５】
Ｔ／ＭＥＣＵ７は、トランスミッションＴ／Ｍの変速動作を制御しており、トランスミッションＴ／Ｍの作動油の温度（Ｔ／Ｍオイル温度）を検出する温度センサ１８から出力される検出信号が入力されている。
【００３６】
ＭＧＥＣＵ８は、例えば始動モード判定部２１と、トルク演算部２２とを備えて構成され、さらに、トルク演算部２２は、始動制御部２３と、アシスト／回生制御部２４と、リミット処理部２５とを備えている。
始動モード判定部２１は、例えば車両の始動時やアイドル停止からの再始動時に停止状態の内燃機関ＥをモータＭの駆動力により始動させる際に、例えばバッテリ温度およびエンジン水温およびＴ／Ｍオイル温度等の各種の温度状態と、バッテリ３の残容量と、バッテリ３のＤＣ電圧および出力制限値とに応じて、内燃機関Ｅの始動モードを判定する。
このため、始動モード判定部２１には、イグニッションスイッチのオン／オフ状態を示す信号（ＩＧＳＷ）が入力されている。
【００３７】
例えば始動モード判定部２１は、バッテリ温度が所定温度よりも高い場合、あるいは、バッテリ３の残容量が所定残容量よりも大きい場合、あるいは、バッテリ３のＤＣ電圧が所定電圧よりも高い場合、あるいは、バッテリ３の出力制限値が所定出力値よりも高い場合等には、内燃機関Ｅの始動モードをフラット始動モードであると判定する。
そして、このフラット始動モードでは、例えば図２に示すように、モータＭの駆動力によって内燃機関Ｅを始動させる際に必要とされる所定の電力（始動必要電力）と同等の電力がバッテリ３から連続的に出力され、これに伴い、モータＭの回転数は、内燃機関Ｅを始動させる際に必要とされる所定の目標回転数に収束するように変化する。
この場合、始動必要電力は、バッテリ３から連続的に出力可能な定格出力（連続定格出力）よりも小さな値となる。
【００３８】
一方、バッテリ温度が所定温度以下の場合、あるいは、バッテリ３の残容量が所定残容量以下の場合、あるいは、バッテリ３のＤＣ電圧が所定電圧以下の場合、あるいは、バッテリ３の出力制限値が所定出力値以下の場合等には、始動モード判定部２１は、内燃機関Ｅの始動モードをパルス始動モードであると判定する。
このパルス始動モードでは、例えば図３に示すように、始動必要電力は、バッテリ３から連続的に出力可能な定格出力（連続定格出力）よりも大きな値となることから、始動必要電力よりも大きな瞬時定格出力（つまり、バッテリ３から瞬間的に出力可能な定格出力）を断続的に出力しつつ、バッテリ３の平均的な出力（例えば、時間平均等）が始動必要電力と同等あるいは始動必要電力よりも大きくなるようにして、バッテリ３の出力を変動させる。これに伴い、モータＭの回転数は変動し、この変動する回転数の平均的な値（例えば、時間平均等）が、内燃機関Ｅを始動させる際に必要とされる所定の目標回転数と同等あるいは所定の目標回転数よりも大きくなる。
【００３９】
なお、各判定閾値（つまり、所定温度、所定残容量、所定電圧、所定出力値）は、内燃機関Ｅの始動に必要とされる所定の出力をバッテリ３から適正に出力することが可能な状態に係る判定閾値である。
例えば、バッテリ温度が所定温度以下の場合には、バッテリ３から出力可能な電流（つまり、電力）が低下すると共に、バッテリ温度の低下に伴い内部抵抗が増大することから、例えばバッテリ３から連続的に電流を出力すると電圧低下が増大し、バッテリ３の劣化が促進されることになる。
また、例えば残容量が所定残容量以下の場合、あるいは、バッテリ３のＤＣ電圧が所定電圧以下の場合には、例えばバッテリ３から連続的に電流を出力すると電圧低下が増大し、バッテリ３の劣化が促進されることになる。
また、バッテリ３の出力制限値が所定出力値以下の場合には、例えばバッテリ３から連続的に電流を出力する状態では、内燃機関Ｅの始動に必要とされる所定の出力を確保することができないという問題が生じる。
【００４０】
トルク演算部２２は、始動モード判定部２１により判定された内燃機関Ｅの始動モードに応じたトルク指令値（始動トルク指令値）を演算し、ＭＯＴＥＣＵ４に出力する。
また、トルク演算部２２は、車両の運転状態に応じたトルク指令値（アシストトルク指令値または回生トルク指令値）を算出し、ＭＯＴＥＣＵ４に出力する。
このため、トルク演算部２２には、始動スイッチのオン／オフ状態を示す信号（始動ＳＷ）と、ブレーキペダルの操作状態を検出するブレーキスイッチからの検出信号（ＢＲ）と、アクセルペダルの操作量に係るアクセルペダル開度を検出するアクセルペダル開度センサからの検出信号（ＡＰ）と、車両の速度を検出する車速センサからの検出信号（ＶＰ）とが入力されている。
【００４１】
トルク演算部２２の始動制御部２３は、例えば図４に示すように、エンジン回転数に対する目標回転数と実回転数との偏差を算出し、この偏差を始動モード判定部２１により判定された内燃機関Ｅの始動モードに応じたＰＩ（比例積分）動作により制御増幅して、トルク指令値を算出する。
例えばフラット始動モードでは、始動制御部２３は、目標回転数と実回転数との偏差をゼロに収束させる制御ゲインを、予め設定された所定マップに対するマップ検索等により取得し、トルク指令値を算出する。なお、この場合には、例えばフィードフォワードによる補正処理をＰＩ動作に組み合わせてもよい。
【００４２】
一方、パルス始動モードでは、始動制御部２３は、例えばバッテリ温度およびエンジン水温およびＴ／Ｍオイル温度等の各種の温度、あるいは、バッテリ３の残容量、あるいは、バッテリ３のＤＣ電圧等に応じて、フィードバック処理系の状態を安定限界状態に設定する制御ゲインを、予め設定された所定マップに対するマップ検索等により取得し、トルク指令値を算出する。この安定限界状態では、トルク指令値は発散せずに所定幅以上の振幅で振動するようにして変動することになる。
なお、この場合には、例えばフィードバック処理系の一巡伝達関数のナイキスト軌跡が安定限界となるように制御ゲインが設定される。
【００４３】
アシスト／回生制御部２４は、例えばブレーキペダルの操作状態と、アクセルペダルの操作量に係るアクセルペダル開度と、車両の速度とに基づく車両の運転状態に応じて、モータＭのアシスト動作または回生動作の実行を指示するトルク指令値（アシストトルク指令値または回生トルク指令値）を、例えば予め設定された所定マップに対するマップ検索等により算出する。
【００４４】
リミット処理部２５は、始動制御部２３により算出されたトルク指令値およびアシスト／回生制御部２４により算出されたトルク指令値に対して所定の上限トルクリミット値および下限トルクリミット値によるリミット処理を行う。
【００４５】
本実施の形態による内燃機関の制御装置は上記構成を備えており、次に、この内燃機関の制御装置の動作、特に、モータＭの駆動力により内燃機関Ｅを始動させる処理について説明する。
【００４６】
以下に、始動モード判定処理について説明する。
先ず、図５に示すステップＳ０１においては、バッテリ温度と、バッテリ３の残容量と、、バッテリ３のＤＣ電圧と、バッテリ３の出力制限値とのうち、少なくとも何れかを取得する。
そして、ステップＳ０２においては、バッテリ温度が所定温度以下、あるいは、バッテリ３の残容量が所定残容量以下、あるいは、バッテリ３のＤＣ電圧が所定電圧以下、あるいは、バッテリ３の出力制限値が所定出力値以下であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０３に進み、このステップＳ０３においては、内燃機関Ｅの始動モードをフラット始動モードであると判定し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０４に進み、このステップＳ０４においては、内燃機関Ｅの始動モードをパルス始動モードであると判定し、一連の処理を終了する。
【００４７】
以下に、始動トルクを算出する処理について説明する。
先ず、例えば図６に示すステップＳ１１においては、例えばバッテリ温度およびエンジン水温およびＴ／Ｍオイル温度等の各種の温度、あるいは、バッテリ３の残容量、あるいは、バッテリ３のＤＣ電圧等に応じて、フィードバック処理系の状態を安定限界状態に設定する比例ゲインを、予め設定された所定マップに対するマップ検索等により取得する。
次に、ステップＳ１２においては、例えばバッテリ温度およびエンジン水温およびＴ／Ｍオイル温度等の各種の温度、あるいは、バッテリ３の残容量、あるいは、バッテリ３のＤＣ電圧等に応じて、フィードバック処理系の状態を安定限界状態に設定する積分ゲインを、予め設定された所定マップに対するマップ検索等により取得する。
【００４８】
次に、ステップＳ１３においては、エンジン回転数に対する目標回転数と実回転数との偏差を算出する。
次に、ステップＳ１４においては、目標回転数と実回転数との偏差を、比例ゲインおよび積分ゲインによるＰＩ（比例積分）動作により制御増幅して、トルク指令値を算出するフィードバック処理を実行する。
次に、ステップＳ１５においては、フィードバック処理により算出されたトルク指令値に対して所定の上限トルクリミット値および下限トルクリミット値によるリミット処理を行い、一連の処理を終了する。
【００４９】
例えば図７に示すように、パルス始動モードでは、内燃機関Ｅの始動を指示する始動ＳＷがオフ状態からオン状態に設定される時刻ｔ０から内燃機関Ｅの始動が完了する適宜の時刻ｔ１の亘って、モータＭから出力されるモータトルクは、変動するトルク指令値に応じて、例えばゼロと所定の上限トルクリミット値との間で変動する。これに伴い、エンジン回転数の実回転数は、平均的な値が内燃機関Ｅの始動に要する所定の目標回転数と同等あるいは目標回転数よりも大きくなるようにして変動する。
この状態では、バッテリ３から出力される電力（ＤＣ電力）はパルス状に変動し、バッテリ３のＤＣ電圧が所定の下限電圧未満に過剰に低下してしまうことは防止される。
また、このパルス始動モードにおいて、モータＭの各相に通電されるＵ相電流およびＶ相電流およびＷ相電流は、例えば図８に示すように、各波高値が変動するようになる。
【００５０】
上述したように、本実施の形態による内燃機関の制御装置１によれば、バッテリ３の状態に応じて、内燃機関Ｅの始動モードとしてフラット始動モードまたはパルス始動モードを選択することにより、内燃機関Ｅを始動させるモータＭに電力を供給するバッテリ３の劣化を防止しつつ、内燃機関Ｅを適切に始動させることができる。
【００５１】
なお、上述した実施の形態において、トルク演算部２２の始動制御部２３は、内燃機関Ｅの始動モードに応じたＰＩ（比例積分）動作によりトルク指令値を算出するとしたが、これに限定されず、例えば図９に示すように、エンジン回転数に対する目標回転数に基づき、所定のオン状態とオフ状態とが交互に繰り返すパルス状のトルク指令値を設定してもよい。
この第１変形例において、始動制御部２３は、エンジン回転数に対する目標回転数から、オン／オフ状態の周期（デューティ周期）と、オン／オフ状態の比率（デューティ比）と、オン／オフ状態に対応するオン時トルクおよびオフ時トルクとを、予め設定された所定マップに対するマップ検索等により取得し、パルス状のトルク指令値を算出する。
なお、デューティ周期と、デューティ比と、オン時トルクおよびオフ時トルクとは、例えば内燃機関ＥおよびモータＭからなるパワープラントの温度等の各種の状態量に応じて変化するように設定されてもよい。
また、オフ時トルクはゼロまたはゼロ以外の値であってもよい。
【００５２】
以下に、この第１変形例において、始動トルクを算出する処理について説明する。
先ず、例えば図１０に示すステップＳ２１においては、例えばバッテリ温度およびエンジン水温およびＴ／Ｍオイル温度等の各種の温度と目標回転数とに応じて、モータＭから出力されるトルクに対する目標トルクを、予め設定された所定マップに対するマップ検索等により取得する。
次に、ステップＳ２２においては、例えば目標回転数に応じて、デューティ周期を、予め設定された所定マップに対するマップ検索等により取得する。
【００５３】
次に、ステップＳ２３においては、例えばバッテリ温度およびエンジン水温およびＴ／Ｍオイル温度等の各種の温度と目標回転数とに応じて、デューティ比を、予め設定された所定マップに対するマップ検索等により取得する。
次に、ステップＳ２４においては、例えば目標トルクをオン時トルクとし、ゼロまたはゼロ以外の値（＜目標トルク）をオフ時トルクとして、デューティ周期およびデューティ比に応じた目標トルクのデューティ指令を算出する。
次に、ステップＳ２５においては、算出したデューティ指令に対して、例えばバッテリ３の出力に対する所定の出力制限値やモータＭの定格トルク等によるリミット処理を行い、一連の処理を終了する。
【００５４】
この第１変形例では、例えば図１１に示すように、パルス始動モードでは、内燃機関Ｅの始動を指示する始動ＳＷがオフ状態からオン状態に設定される時刻ｔ０から内燃機関Ｅの始動が完了する適宜の時刻ｔ１の亘って、モータＭから出力されるモータトルクは、目標トルクのデューティ指令に応じて、例えばゼロとされるオフ時トルクと、目標トルクとされるオン時トルクあるいはリミット処理に応じた上限トルクリミット値との間でオン／オフを交互に繰り返すように変動する。これに伴い、エンジン回転数の実回転数は、平均的な値が内燃機関Ｅの始動に要する所定の目標回転数と同等あるいは目標回転数よりも大きくなるようにして変動する。
この状態では、バッテリ３から出力される電力（ＤＣ電力）はパルス状に変動し、バッテリ３のＤＣ電圧が所定の下限電圧未満に過剰に低下してしまうことは防止される。
【００５５】
また、上述した実施の形態において、トルク演算部２２の始動制御部２３は、内燃機関Ｅの始動モードに応じたＰＩ（比例積分）動作によりトルク指令値を算出するとしたが、これに限定されず、例えば図１２に示すように、内燃機関Ｅのクランク角に応じて変動するトルク指令値を設定してもよい。
この第２変形例において、始動制御部２３は、パルス始動モードでは、クランクパルスに応じた所定のクランク角、つまり内燃機関Ｅの各気筒の圧縮および膨張過程に対応して変動する内燃機関Ｅの摩擦抵抗（エンジンフリクション）に応じてトルク指令値を設定し、例えばエンジンフリクションの増大に伴い、トルク指令値を増大させ、エンジンフリクションの低下に伴い、トルク指令値を低下させる。
【００５６】
これにより、例えば図１３に示すように、例えば４気筒の内燃機関Ｅに対して、第１および第２気筒の乗りこしトルクあるいは第２および第３気筒の乗りこしトルクが相対的に増大するクランク角においてトルク指令値が増大し、かつ、第１から第４気筒の乗りこしトルクが相対的に低下するクランク角においてトルク指令値が低下するように設定される。
これに伴い、エンジン回転数の実回転数は、平均的な値が内燃機関Ｅの始動に要する所定の目標回転数と同等あるいは目標回転数よりも大きくなるようにして変動し、バッテリ３から出力される電力（ＤＣ電力）はパルス状に変動し、バッテリ３のＤＣ電圧が所定の下限電圧未満に過剰に低下してしまうことは防止される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成図である。
【図２】フラット始動モードにおいてバッテリから出力される電力と、モータＭの回転数との時間変化の一例を示すグラフ図である。
【図３】パルス始動モードにおいてバッテリから出力される電力と、モータＭの回転数との時間変化の一例を示すグラフ図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る始動制御部およびリミット処理部の構成図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る始動モード判定処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係る始動トルク算出処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係るパルス始動モードでのエンジン回転数に対する実回転数と、モータトルクと、ＤＣ電力と、ＤＣ電圧との時間変化の一例を示すグラフ図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るパルス始動モードでのモータの各相に通電される各相電流の時間変化の一例を示すグラフ図である。
【図９】本発明の実施の形態の第１変形例に係る始動制御部およびリミット処理部の構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態の第１変形例に係る始動トルク算出処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態の第１変形例に係るパルス始動モードでのエンジン回転数に対する実回転数と、モータトルクと、ＤＣ電力と、ＤＣ電圧との時間変化の一例を示すグラフ図である。
【図１２】本発明の実施の形態の第２変形例に係る始動制御部およびリミット処理部の構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態の第２変形例に係るパルス始動モードでの内燃機関の乗りこしトルクと、トルク指令値と、ＤＣ電力と、エンジン回転数とのクランク角に応じた変化の一例を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  内燃機関の制御装置
３  バッテリ（蓄電装置）
５  ＢＡＴＥＣＵ（出力制限手段、状態検出手段）
１３  温度検出器（状態検出手段）
１４  電圧検出器（状態検出手段）
１５  電流検出器（状態検出手段）
１７  温度センサ（温度検出手段）
２１  始動モード判定部（始動判定手段）
２２  トルク演算部（制御手段）
【図１】
2007315226.tif 000003
【図２】
2007315226.tif 000004
【図３】
2007315226.tif 000005
【図４】
2007315226.tif 000006
【図５】
2007315226.tif 000007
【図６】
2007315226.tif 000008
【図７】
2007315226.tif 000009
【図８】
2007315226.tif 000010
【図９】
2007315226.tif 000011
【図１０】
2007315226.tif 000012
【図１１】
2007315226.tif 000013
【図１２】
2007315226.tif 000014
【図１３】
2007315226.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月6日(2007.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を駆動可能なモータと、該モータに電力を供給する蓄電装置と、
前記内燃機関の始動状態を判定する始動判定手段と、
該始動判定手段による判定結果に応じて、前記蓄電装置から前記モータへ前記電力を出力する際の出力モードを設定する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記出力モードとして、少なくとも、所定電力を連続的に出力する第１モードと、所定幅以上の振幅で変動する電力を出力する第２モードとを設定可能であり、
前記制御手段は、前記第２モードで出力する電力の波高値を、所定状態での前記蓄電装置の連続定格出力よりも大きな値に設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関および前記モータを備えるパワープラントの温度を検出する温度検出手段を備え、
前記始動判定手段は、前記温度検出手段から出力される検出信号に基づき、前記温度が所定値以上の場合に前記出力モードとして前記第１モードを設定し、前記温度が所定値未満の場合に前記出力モードとして前記第２モードを設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記蓄電装置の状態に基づき前記蓄電装置に対する出力制限値を設定する出力制限手段を備え、
前記始動判定手段は、前記出力制限手段により設定される前記出力制限値に基づき、前記出力制限値が所定値以上の場合に前記出力モードとして前記第１モードを設定し、前記出力制限値が所定値未満の場合に前記出力モードとして前記第２モードを設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記蓄電装置の状態に係る状態量を検出する状態検出手段を備え、
前記始動判定手段は、前記状態検出手段から出力される検出信号に基づき、前記状態量が所定状態量を超える場合に前記第１モードを設定し、前記状態量が所定状態量を超えない場合に前記出力モードとして前記第２モードを設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記状態検出手段は、前記蓄電装置の温度を検出することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記状態検出手段は、前記蓄電装置の残容量を検出することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記状態検出手段は、前記蓄電装置の出力電圧を検出することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記第２モードにおいて、前記蓄電装置の出力に対する指令値をフィードバック処理により演算しており、該フィードバック処理においてフィードバック系の状態を安定限界状態に設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記第２モードにおいて、前記蓄電装置の出力に対する指令値として、オン／オフ状態の比率である所定のデューティ比を設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記第２モードにおいて、前記蓄電装置の出力に対する指令値として、前記内燃機関のクランク角に応じた値を設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関を駆動可能なモータと、該モータに電力を供給する蓄電装置（例えば、実施の形態でのバッテリ３）と、前記内燃機関の始動状態を判定する始動判定手段（例えば、実施の形態での始動モード判定部２１）と、該始動判定手段による判定結果に応じて、前記蓄電装置から前記モータへ前記電力を出力する際の出力モードを設定する制御手段（例えば、実施の形態でのトルク演算部２２）とを備え、前記制御手段は、前記出力モードとして、少なくとも、所定電力を連続的に出力する第１モード（例えば、実施の形態でのフラット始動モード）と、所定幅以上の振幅で変動する電力を出力する第２モード（例えば、実施の形態でのパルス始動モード）とを設定可能であり、前記制御手段は、前記第２モードで出力する電力の波高値を、所定状態での前記蓄電装置の連続定格出力よりも大きな値に設定することを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
さらに、請求項２に記載の本発明の内燃機関の制御装置は、前記内燃機関および前記モータを備えるパワープラントの温度を検出する温度検出手段（例えば、実施の形態での温度センサ１７）を備え、前記始動判定手段は、前記温度検出手段から出力される検出信号に基づき、前記温度が所定値以上の場合に前記出力モードとして前記第１モードを設定し、前記温度が所定値未満の場合に前記出力モードとして前記第２モードを設定することを特徴としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
さらに、請求項３に記載の本発明の内燃機関の制御装置は、前記蓄電装置の状態に基づき前記蓄電装置に対する出力制限値を設定する出力制限手段（例えば、実施の形態でのＢＡＴＥＣＵ５）を備え、前記始動判定手段は、前記出力制限手段により設定される前記出力制限値に基づき、前記出力制限値が所定値以上の場合に前記出力モードとして前記第１モードを設定し、前記出力制限値が所定値未満の場合に前記出力モードとして前記第２モードを設定することを特徴としている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
さらに、請求項４に記載の本発明の内燃機関の制御装置は、前記蓄電装置の状態に係る状態量を検出する状態検出手段（例えば、実施の形態での温度検出器１３、電圧検出器１４、電流検出器１５、ＢＡＴＥＣＵ５）を備え、前記始動判定手段は、前記状態検出手段から出力される検出信号に基づき、前記状態量が所定状態量を超える場合に前記第１モードを設定し、前記状態量が所定状態量を超えない場合に前記出力モードとして前記第２モードを設定することを特徴としている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
さらに、請求項５に記載の本発明の内燃機関の制御装置では、前記状態検出手段は、前記蓄電装置の温度を検出することを特徴としている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
さらに、請求項６に記載の本発明の内燃機関の制御装置では、前記状態検出手段は、前記蓄電装置の残容量を検出することを特徴としている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
さらに、請求項７に記載の本発明の内燃機関の制御装置では、前記状態検出手段は、前記蓄電装置の出力電圧を検出することを特徴としている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
さらに、請求項８に記載の本発明の内燃機関の制御装置では、前記制御手段は、前記第２モードにおいて、前記蓄電装置の出力に対する指令値をフィードバック処理により演算しており、該フィードバック処理においてフィードバック系の状態を安定限界状態に設定することを特徴としている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
さらに、請求項９に記載の本発明の内燃機関の制御装置では、前記制御手段は、前記第２モードにおいて、前記蓄電装置の出力に対する指令値として、オン／オフ状態の比率である所定のデューティ比を設定することを特徴としている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
さらに、請求項１０に記載の本発明の内燃機関の制御装置では、前記制御手段は、前記第２モードにおいて、前記蓄電装置の出力に対する指令値として、前記内燃機関のクランク角に応じた値を設定することを特徴としている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
以上説明したように、本発明の内燃機関の制御装置によれば、蓄電装置の状態に応じて、第１モードまたは第２モードを選択することにより、内燃機関を始動させるモータに電力を供給する蓄電装置の劣化を防止しつつ、内燃機関を適切に始動させることができる。
さらに、例えば内燃機関を始動させるために要する始動必要電力が、蓄電装置の連続定格出力よりも大きい場合であっても、第２モードで変動する電力の平均的な値が始動必要電力と同等あるいは始動必要電力よりも大きい状態で内燃機関を適切に始動させることができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
さらに、請求項２から請求項７に記載の本発明の内燃機関の制御装置によれば、蓄電装置の出力が低下する状態であっても、過剰な電圧低下が生じてしまうことを防止して、蓄電装置の劣化を抑制すると共に、内燃機関を適切に始動させることができる。
さらに、請求項８に記載の本発明の内燃機関の制御装置によれば、第２モードにおいて、蓄電装置の出力に対する指令値をフィードバック処理により演算する際にフィードバック系の状態を安定限界状態に設定することにより、蓄電装置の出力に対する指令値を発散させずに振動させることができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
さらに、請求項９に記載の本発明の内燃機関の制御装置によれば、蓄電装置の出力に対する指令値として、オン／オフ状態の比率である所定のデューティ比を設定することにより、蓄電装置の出力に対する指令値をオン状態とオフ状態との間で交互に変動させることができる。
さらに、請求項１０に記載の本発明の内燃機関の制御装置によれば、蓄電装置の出力に対する指令値として、内燃機関のクランク角に応じた値を設定することにより、変動する内燃機関の摩擦抵抗（エンジンフリクション）に対応する指令値を設定することができる。