(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータによりベルトまたはチェーン等の無端状部材を介してエンジンを駆動して始動するエンジン始動装置において、前記無端状部材の異常を検出したときは、前記エンジンに連結された別のモータを、フェールセーフ用の始動モータとして用いて前記エンジンを始動することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
エンジンと、前記エンジンを駆動して始動するためのモータと、エンジン冷却用の機械式ウォーターポンプと、前記エンジン、前記モータおよび前記機械式ウォーターポンプに巻き掛けられた動力伝達用のベルトまたはチェーン等の無端状部材と、を含むエンジンシステムにおいて、前記無端状部材に異常が発生したことを検出する異常検出手段と、前記無端状部材に異常が発生したとき、前記機械式ウォーターポンプとは別に設けられた電動ウォーターポンプをフェールセール用ポンプとして作動させる異常対応処理手段と、を含むことを特徴とするエンジンシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のエンジンシステムにおいて、前記異常対応処理手段は、前記無端状部材の異常を検出したときは、前記エンジンに連結された別のモータを、フェールセーフ用の始動モータとして用いて前記エンジンを始動することを特徴とするエンジンシステム。
【請求項４】
モータによりベルトまたはチェーン等の無端状部材を介してエンジンを駆動して始動するエンジン始動装置において、前記モータの回転数と前記モータ加速度とからイナーシャを推定するイナーシャ推定手段と、前記イナーシャが所定値以下であるときに前記無端状部材に異常が発生したと判定する異常判定手段と、を有することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項５】
モータによりベルトまたはチェーン等の無端状部材を介してエンジンを駆動して始動するエンジン始動装置において、前記モータの回転数と前記モータ加速度とからイナーシャを推定するイナーシャ推定手段と、前記イナーシャが所定の基準値より大きくなるように適宜前記モータへのトルク指令値を制御するトルク指令値制御手段と、前記トルク指令値が所定しきいトルク指令値以下となったときに前記無端状部材に異常が発生したと判定する異常判定手段と、を有することを特徴とするエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータにより無端状部材を介してエンジンを駆動して始動するエンジン始動装置に関し、特に無端状部材の異常の検出に関する。無端状部材は、例えばベルトまたはチェーンであり、長尺で柔軟な輪状の動力伝達部材である。ここでは、主として無端状部材の一形態としてのベルト（ベルト駆動式始動装置）を取り上げて本発明を説明する。
【０００２】
【従来の技術】
ベルト（無端状部材）駆動式のエンジン始動装置では、例えば特開平１１−１４７４２４号公報に開示されているように、始動用モータがベルトを介してエンジンに連結されている。そして、このベルトを介して始動用モータの回転力をエンジンに伝え、エンジンをクランキングして始動する。
【０００３】
ベルト駆動式始動装置は、従来のギア噛合い式のスターターモータと比較して、ギアノイズがなく、スムーズにエンジンを始動できる。この利点が注目され、エンジンの起動停止を繰り返すハイブリッド車両およびエコラン（アイドリングストップ）車両などに展開されつつある。
【０００４】
この種の始動装置において、動力伝達用のベルトとしては、従来よりの補機駆動に用いているのと同様のＶリブドベルトを利用できる。さらに、一本のベルトをエンジン、始動用モータおよび補機に巻き回すことも好適である。いわゆるサーペンタインレイアウトである。この構成も上記の特開平１１−１４７４２４号公報に開示されており、エンジンまたはモータの出力で補機が駆動される。また代表的な補機は、ウォーターポンプおよびエアーコンディショナ、パワーステアリングポンプである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エンジン始動時にベルトにかかる負荷は、補機駆動のときの負荷の数倍〜数十倍と大きい。そして、この高負荷によりベルト異常、例えば切断や大幅摩耗が生じると、エンジン始動のための動力伝達が不能になる可能性もある。それにも拘わらず、これまでは従来の補機駆動用のベルトシステムをそのまま流用するのが一般的である。そのため、高負荷によるベルト異常の発生を検出したり、ベルト異常に対するフェールセーフ機能を確保することは特に考慮されていなかった。
【０００６】
またベルト以外の無端状部材、例えばチェーンが用いられるときにも同様の問題が生じ得る。ベルト異常はスリップおよび断線（切断）等であるのに対し、チェーン異常は主として断線である。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、無端状部材異常（ベルト異常）を適切に検出できるエンジン始動装置を提供することにある。また本発明の目的は、異常発生時の適当なフェールセーフ機能をもったエンジン始動装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
本発明に係るエンジン始動装置は、モータによりベルトまたはチェーン等の無端状部材を介してエンジンを駆動して始動するエンジン始動装置において、前記無端状部材の異常を検出したときは、前記エンジンに連結された別のモータを、フェールセーフ用の始動モータとして用いて前記エンジンを始動することを特徴とするエンジン始動装置である。これにより、無端状部材の異常が発生したときでもエンジンの始動能力を確保できる。
【００２４】
本発明に係るエンジンシステムは、エンジンと、前記エンジンを駆動して始動するためのモータと、エンジン冷却用の機械式ウォーターポンプと、前記エンジン、前記モータおよび前記機械式ウォーターポンプに巻き掛けられた動力伝達用のベルトまたはチェーン等の無端状部材と、を含むエンジンシステムにおいて、前記無端状部材に異常が発生したことを検出する異常検出手段と、前記無端状部材に異常が発生したとき、前記機械式ウォーターポンプとは別に設けられた電動ウォーターポンプをフェールセール用ポンプとして作動させる異常対応処理手段と、を含むことを特徴とするエンジンシステムである。
【００２５】
この構成のシステムでは、無端状部材の異常が生じると、機械式ウォーターポンプが正常に作動しなくなる。本発明によれば、電動ウォーターポンプをフェールセール用ポンプとして作動させることで、機械式ウォーターポンプの作動異常により低下した冷却能力の少なくとも一部を補うことができる。
【００２６】
本発明の別の態様は、モータによりベルトまたはチェーン等の無端状部材を介してエンジンを駆動して始動するエンジン始動装置において、モータの回転数とモータ加速度とからイナーシャを推定するイナーシャ推定手段と、イナーシャが所定値以下であるときに無端状部材に異常が発生したと判定する異常判定手段と、を有することを特徴とする。
【００２７】
また、モータによりベルトまたはチェーン等の無端状部材を介してエンジンを駆動して始動するエンジン始動装置において、モータの回転数とモータ加速度とからイナーシャを推定するイナーシャ推定手段と、イナーシャが所定の基準値より大きくなるように適宜モータへのトルク指令値を制御するトルク指令値制御手段と、トルク指令値が所定しきいトルク指令値以下となったときに無端状部材に異常が発生したと判定する異常判定手段と、を有することを特徴とする。
【００２８】
この態様によれば、モータのイナーシャが調べられ、これにより無端状部材の異常を検出できる。また、モータのイナーシャが所定の基準値より大きくなるように制御されるモータへのトルク指令値が調べられ、これによっても無端状部材の異常を検出できる。そして、この異常出結果を利用してフェールセーフを図ることができる。
【００２９】
以上に説明したように、本発明によれば、無端状部材の異常を検出でき、検出結果に基づき無端状部材の異常に対策を施すことでフェールセーフ機能を付加することができ、これにより車両システムの信頼性を向上することができる。
【００３０】
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）について、図面を参照し説明する。
【００３２】
実施形態１．
本実施形態では、例として、本発明のエンジン始動装置がハイブリッド車両に適用される。ただし、本発明の適用対象はハイブリッド車両には限定されず、例えばエコラン車両にも本発明を好適に適用できる。
【００３３】
また本実施形態においては無端状部材がベルトであるが、本発明はこれに限定されない。無端状部材は例えばチェーンでもよい。無端状部材は、エンジン始動のための動力をモータからエンジンに伝える動力伝達部材であり、柔軟な輪形の部材である。
【００３４】
図１は、ハイブリッドシステムの一例を示している。周知のようにハイブリッドシステムは、エンジンとモータジェネレータ（電動機）を併用して車両を駆動するシステムである。図１のシステムでは、エンジン１、メインモータジェネレータ３、遊星歯車装置５、無段変速機（ＣＶＴ）７が順次配置されており、無断変速機７の出力軸が駆動輪へと連結されている。エンジン１、メインモータジェネレータ３および無段変速機７が、それぞれ、遊星歯車装置５のサンギア、プラネタリギアおよびリングギアに連結されている。エンジン１およびメインモータジェネレータ３の回転数および出力を調整することにより、所望の回転数と出力が無段変速機７の入力軸に与えられる。
【００３５】
エンジン１には、スタータモータ９および補機１１が取り付けられている。図１には一つの補機のみが見えているが、実際にはウォーターポンプとエアーコンディショナとの２つの補機が取り付けられている。ただし、本発明は補機の種類および数には限定されない。
【００３６】
これらのエンジン１、スタータモータ９および補機１１は、動力伝達用のベルト１３（無端状部材）を介して連結されている。具体的には、エンジン１のクランクシャフトには、出力側とは反対側にクランクプーリ１５が取り付けられている。またスタータモータ９および補機１１にも、それぞれプーリ１７、１９が取り付けられている。これらのプーリにベルト１３が巻き掛けられている。ベルト１３としては、従来からの補機駆動用のＶリブドベルトを用いることができる。その他、無段変速機７にはオイルポンプ７ａが取り付けられ、このオイルポンプ７ａはオイルポンプＡ／Ｃモータ７ｂにより駆動される。
【００３７】
図２は、エンジン１をクランクプーリ側から見た図であり、ベルトレイアウトを示している。クランクプーリ１５、スタータモータプーリ１７、および、補機プーリとしてのウォータポンププーリ１９ａおよびエアーコンディショナプーリ１９ｂにベルト１３が巻き回されている。クランクプーリ１５とスタータモータプーリ１７の間には、ベルト巻き付け角度を増大して、大きな駆動力を伝達するためにアイドラ２１が設けられている。またスタータモータプーリ１７とウォータポンププーリ１９の間にはオートテンショナ２３が設けられ、ベルト１３に一定の張力を与えている。
【００３８】
上記のシステムにおいて、運転開始の際は、運転者がイグニッションキーを回すとモータジェネレータ３が回転し、その回転力がエンジン１に伝わり、エンジン１がクランキングされ、始動する。
【００３９】
運転開始後は、高燃費が得られるように、エンジン１とモータジェネレータ３の運転状態を制御してエネルギ効率のよい運転が行われる。例えば車載バッテリの蓄電量が十分に大きいときには、エンジン１が停止される。そして、モータジェネレータ３の出力のみを用いて車両が駆動され、したがって車両は純粋な電気自動車として走行する。
【００４０】
エンジン１の停止中は、補機（ウォータポンプおよびエアーコンディショナ）をスタータモータ９により駆動することができる。このモードではエンジン１のクランクプーリをクランクシャフトから切り離すことが好適であり、これによりエネルギ損失を低減できる。前掲の特開平１１−１４７４２４号ではクラッチを利用してクランクプーリを切り離している。
【００４１】
その後、バッテリの蓄電量が低下すると、エンジン１が再始動される。このときも、スタータモータ９の出力によりエンジン１がクランキングされる。そして、エンジン出力を用いてモータジェネレータ３が発電し、この発電電力を用いてバッテリが充電される。
【００４２】
このように、ハイブリッド車両では、運転中にエンジン１の停止および起動が繰り返され、したがってベルト駆動式始動装置（無端状部材駆動式始動装置）が適している。従来のギア噛合い式のスターターモータと比較して、ギアノイズがなく、スムーズにエンジンを始動できるからである。
【００４３】
しかしながら、エンジン始動時にベルトにかかる負荷は、補機駆動のときの負荷の数倍〜数十倍と大きい。高負荷によりベルト異常、例えば切断や大幅摩耗が生じると、エンジン始動のための動力伝達が不能になる可能性もある。そこで、本発明は、以下のようにしてベルト異常を検出する。
【００４４】
図３には、図１のシステムに対応する機能ブロック図が、ベルト異常検出関連の構成を中心に示されている。エンジン１、メインモータジェネレータ３およびスタータモータ９は、ＥＣＵ３０により制御される。エンジン回転センサ３２はエンジンの回転数Ｎｅを示す信号を検出してＥＣＵ３０に出力する。スタータモータ回転センサ３４は、スタータモータの回転数Ｎｍを示す信号を検出してエンジンＥＣＵ３０に出力する。
【００４５】
ＥＣＵ３０には、ベルト異常検出部３６および異常対応処理部３８が設けられており、つまり本実施形態では、ベルト異常検出装置が、ＥＣＵ３０の一部の機能というかたちで設けられている。
【００４６】
なお、ハードウエア面から見ると、ＥＣＵ３０は複数の個別のＥＣＵで構成されてもよい。例えば、エンジンＥＣＵ、モータＥＣＵおよびそれらを上位から制御するハイブリッドＥＣＵが設ける構成が知られている。そしてベルト異常検出機能は、どのＥＣＵに設けられてもよく、また複数のＥＣＵが共同で本発明のベルト異常検出機能を果たしてもよい。さらには、ベルト異常検出装置は、これらのＥＣＵとは独立して設けられてもよい。
【００４７】
図４は、図３のベルト異常検出部３６および異常対応処理部３８を含むＥＣＵ３０による、エンジン始動時の制御処理を示している。エンジンを停止した後、始動要求がオンになるのを待つ。始動要求がオンになると、スタータモータをオンにして、スタータモータによりエンジンをクランキングし（Ｓ１０）、スタータモータの回転数Ｎｍおよびエンジン回転数Ｎｅを検出する（Ｓ１２）。
【００４８】
そして、モータ回転数Ｎｍとプーリ比を乗じたエンジン回転数Ｎｅとが比較され、両者の回転数差が所定のしきい回転数差Ｎより大きいか否かが判定される（Ｓ１４）。ここでは、図４に示すように、Ｎｍ−αＮｅ＞Ｎであるか否かが判定される（αはプーリ比等）。しきい回転数差Ｎは例えば１００ｒｐｍである。また判定タイミングは、スタータモータオンから所定時間（例えば０．６秒程度）が経過した後に設定されている。この判定タイミングおよびしきい回転数差は、予め設定され、ＥＣＵ内に記憶されている。これらの適切な設定については、後述にてさらに詳細に説明する。
【００４９】
Ｓ１４がＮＯの場合、Ｓ１６でベルト異常はないと判定される。そのままエンジン始動が継続され、エンジン始動が成功する。一方、Ｓ１４がＹＥＳの場合は、ベルト異常が発生したと考えられる。モータの回転がエンジンに適正に伝達されていないからである。そこで、Ｓ１８に進んで異常ありと判定し、即座にＳ２０およびＳ２２の異常対応処理へ進む。
【００５０】
異常対応処理としては、スタータモータをオフにし（Ｓ２０）、メインモータジェネレータを用いてエンジンを始動する（Ｓ２２）。ここではモータジェネレータがフェールセーフ用のモータとして用いられており、これによりエンジンの始動性を確保することができる。
【００５１】
さらに、異常対応処理として、ベルト異常を運転者に知らせることが好適である。異常通報は、スピーカを用いて警報音や合成音声により行うことができる。また異常通報は、表示ランプ、ディスプレイなどを用いて視覚的に行うこともできる。このとき、安全な場所への移動や停車などを運転者に指示することも好適である。
【００５２】
さらには、異常発生を、車載通信手段を用いて外部へ通信で伝えることも好適である。通信装置としては、例えばＩＴＳ（インテリジェントトランスポートシステムズ）関連の通信装置、メーデー通報装置を利用できる。
【００５３】
以上のように、本実施形態によれば、ベルト異常を検出でき、異常検出結果に基づくフェールセーフ処置が可能となる。ベルト異常が発生してもエンジン始動性を確保でき、路上故障、すなわち車両が路上で立ち往生してしまうのを防止できる。また、ベルトの異常スリップの検出により、ベルトのダメージを減らして寿命を延ばすように図ることができる。
【００５４】
また本実施形態によれば、エンジン回転センサおよびモータ回転センサという一般に既存のセンサを利用してベルト異常を検出できる。したがって、新たなセンサを取り付ける必要がなく、安価に、構成の複雑化を招くことなく、ベルト異常を検出できる。
【００５５】
本実施形態では、本発明がハイブリッド車両に適用された。しかし、前述したように、本発明の適用対象はハイブリッド車両には限定されず、例えばエコラン車両にも本発明を好適に適用できる。
【００５６】
エコラン車両の一形態は、ＭＧエコランといわれ、エコラン用のモータジェネレータがベルトを介してエンジンに連結される。エンジン始動時、エコラン用のモータジェネレータはモータとして機能し、エンジンをクランキングする。エンジン始動後（回転中）、エコラン用のモータジェネレータはオルタネータとして機能し、エンジンの出力で回転して発電し、補機バッテリを充電する。このようなシステムでも、本発明のベルト異常検出は同様に適用される。
【００５７】
また上記のＭＧエコランシステムでは、低温始動性の確保を目的として、ベルトで連結されるスタータモータとは別に補助スタータモータを設けることが好適である。この補助スタータモータとしては、従来タイプのギア噛合い式スタータモータを用いることができる。そして、ベルト異常を検出したときには、この補助スタータモータをフェールセーフ用に使ってエンジンを始動することが好適である。
【００５８】
次に、図５を参照し、上記の異常検出における「判定用のしきい回転数差」および「判定タイミング」の設定について説明する。図５は、ベルトに異常があるときの、スタータモータがオンされてからモータ回転数Ｎｍおよびエンジン回転数Ｎｅが増加する様子を示している。
【００５９】
エンジン始動装置にベルトを用いる場合、ベルト切れや大幅摩耗といったエンジン始動性を低下させる重度のベルト異常が特に問題となる。このようなベルト異常が生じると、図５に示すように、スタータモータをオンしてから、かなり早い時期に大きな回転数差が現れる。参考として、これとは対照的に、ベルトにすべりや異常がなければ、回転数差は殆ど０である。またベルトが多少すべるような軽度の異常が生じた場合にも、回転数差は小さく、そしてスタータオンからある程度の時間が経った後に有意な回転数差が現れる。
【００６０】
【００６１】
異常検出における判定用の「しきい回転数差」は、異常発生状態の回転数差と正常状態の回転数差（一般にはほぼ０）との間の適当な値であって、異常発生状態の回転数差を基準としてそれよりもある程度小さな値に設定する。
【００６２】
さらに本実施形態では、図５に示すように、スタータオンの直後に回転数差の不安定な過渡期があることを考慮している。この過渡期では、モータとエンジンの回転数差が理論通りに現れず、ベルトが正常でも回転数差が生じる得る。そこで、この過渡期を過ぎた時期に「判定タイミング」を設定しており、これにより確実にベルト異常を検出できる。
【００６３】
上記の設定の結果として、図５の例においては、スタータオンから約０．６秒経過した時点に判定タイミングｔ０が設定され、しきい回転数差が約１００ｒｐｍに設定されている。
【００６４】
以上に説明したように、本実施形態によれば、判定タイミングおよび判定用基準値の適切な設定により、エンジン始動において問題となるようなベルト異常を早期に確実に検出できる。この種の異常検出は、従来の補機駆動にＶリブドベルトを用いているときには求められていなかったことから、補機駆動ベルト仕様を単に流用した始動システムには見られなかった。そして、本実施形態は、スタータオン後の早期異常検出により、フェールセーフ対策、異常対応処理も早期に実施でき、エンジンを停止できない状態を直ぐに解消できる。
【００６５】
参考例．
次に図６および図７を参照して参考例のベルト駆動式始動装置を説明する。本参考例でも図１のハイブリッドシステムに適用される。しかし、本参考例では、上述の実施形態とは異なる現象に基づいてベルト異常が検出される。
【００６６】
本参考例では、図２のベルトレイアウトに示すように、１本のベルトが、エンジンおよびスタータモータに加えて、車両機器としての補機に巻き回されている。このことを利用して、ベルトが巻き掛けられた車両機器の作動異常を検出し、この作動異常を検出したときにベルト異常が発生したと判定する。作動異常の原因が、ベルトの動力伝達が正常でなかったことにある、と推定できるからである。具体的には、本参考例では以下に説明するようにウォーターポンプの作動状態に基づいてベルト異常を検出する。
【００６７】
図６は、上述の実施形態１の図３に相当する図であり、この図６には、本参考例のベルト異常検出関連の構成を中心にハイブリッドシステムが示されている。エンジン１、メインモータジェネレータ３およびスタータモータ９は、ＥＣＵ４０により制御される。エンジン水温センサ４２はエンジン冷却水の温度ＴＨＷを示す信号を検出してＥＣＵ４０に出力する。スロットルセンサ４４は、吸気通路に設けられたスロットルの開度ＴＡを示す信号を検出してＥＣＵ４０に出力する。スロットル開度としてアクセル操作量が用いられてもよい。ＥＣＵ４０はさらにラジエータの電動ファン４６を制御しており、電動ファン４６が運転中か停止中かを知ることができる。
【００６８】
ＥＣＵ４０には、ベルト異常検出部４８および異常対応処理部５０が設けられている。このように本参考例でも、実施形態１と同様に、ベルト異常検出装置がＥＣＵ４０の一部の機能というかたちで設けられている。そして実施形態１と同様に、ＥＣＵ４０が複数の個別ＥＣＵで構成されていてもよく、どのＥＣＵにベルト異常検出機能が備えられてもよい。
【００６９】
図７は、図６のベルト異常検出部４８によるベルト異常検出処理を示している。エンジン始動後、異常検出部４８はエンジン水温ＴＨＷを監視し、判定用のしきい水温Ｔ０を超えたか否かを判定する（Ｓ３０）。
【００７０】
Ｓ３０がＹＥＳになった場合、エンジン冷却用のウォーターポンプが作動していない可能性がある。そして、ウォーターポンプが停止した原因はベルト異常にあると考えられる。ベルト切れや摩耗等の異常が生じると、ウォーターポンプに回転力が伝わらないからである。
【００７１】
ただし、ウォーターポンプが正常であっても、別の原因でエンジン水温が上昇することがあり得る。そこで、Ｓ３２〜Ｓ３６にて、ウォーターポンプ以外が原因でエンジン水温が上昇しているか否かを確認する。
【００７２】
Ｓ３０がＹＥＳの場合、Ｓ３２でスロットル開度ＴＡが判定用のしきい開度ＴＡ０を超えたか否かを判定する。Ｓ３２がＹＥＳの場合、Ｓ３４に進み、水温上昇の原因が過負荷走行にあると判定する。
【００７３】
Ｓ３２がＮＯの場合、Ｓ３６に進んでラジエータの電動ファンが運転中か否かを判定する。電動ファンが停止していれば、Ｓ３８に進み、水温上昇の原因は電動ファンの異常にある、と判定する。
【００７４】
Ｓ３６で電動ファンが運転中であれば、Ｓ４０に進んでベルト異常が発生したと判定する。水温上昇の原因が過負荷走行ではなく、電動ファン異常でもないことから、ベルト異常が原因でウォーターポンプが停止したために水温が上昇したと推定できる。
【００７５】
ベルト異常が検出された場合、ＥＣＵ４０の異常対応処理部５０は、次回のエンジン始動にスタータモータを用いることを禁止する。そして、次回からのエンジン始動では、メインモータジェネレータを用いてエンジンを始動するように指示する。これによりモータジェネレータがフェールセーフ用のモータとして用いられ、エンジンの始動性を確保することができる。
【００７６】
さらに、異常対応処理として、実施形態１で説明したように、運転者に異常発生を通知したり、通信手段を用いて車外の情報センタなどに異常発生を通知することが好適である。
【００７７】
以上に説明したように、本参考例によれば、エンジンの運転中に、ベルトが巻き掛けられた車両機器の作動異常を検出することでベルト異常を検出できる。具体的には、エンジン水温を監視することにより、ウォーターポンプの作動異常を検出して、ベルト異常を検出できる。そしてベルト異常が発生してもエンジン始動性を確保することができる。
【００７８】
また本参考例では、異常検出処理において、エンジンを高負荷運転していないか否かを確認している。そしてエンジンを高負荷運転していないのにも拘わらずエンジン水温が所定値以上に上昇したときに、ベルト異常が発生したと判定する。具体的には、スロットル開度が所定しきい開度以下であることを確認している。したがって、登坂道などでの高負荷運転によるエンジン水温の上昇時にベルト異常が発生したと誤判断するのを防止できる。
【００７９】
さらに本参考例では、異常検出処理において、ラジエータシステムが正常に作動しているか否かを確認している。そして、ラジエータシステムが正常に作動しているのにも拘わらずエンジン水温が所定値以上に上昇したときに、ベルト異常が発生したと判定する。具体的には、ラジエータの電動ファンが運転されていることを確認している。したがって、ラジエータ異常によるエンジン水温の上昇時にベルト異常が発生したと誤判断するのを防止できる。
【００８０】
このように、本参考例では、ベルト異常以外の原因でエンジン水温が上昇したか否かを確認しており、したがってベルト異常をより確実に検出することが可能である。
【００８１】
また本参考例では、エンジン水温センサ等の既存のセンサを利用してベルト異常を検出できる。したがって、新たなセンサを取り付ける必要がなく、安価に、構成の複雑化を招くことなく、ベルト異常を検出できる。
【００８２】
なお、本参考例では、エンジン水温センサを用いてエンジン水温そのものが直接検出されている。しかし、エンジン水温の高低を示す別の温度が、エンジン水温として用いられてもよい。例えばエンジンルームの雰囲気温度が用いられてもよい。このように別の温度（エンジン水温を間接的に示す温度）が高いときに、エンジン水温が所定値を超えたものとして、ベルト異常が発生したと判定する。
【００８３】
また、本参考例では、ハイブリッド車両に適用された。しかし、実施形態１で説明したように、本参考例はハイブリッド車両には限定されず、例えばエコラン車両（前述のＭＧエコラン車両を含む）にも好適に適用できる。
【００８４】
実施形態２．
次に本発明の第２の実施形態について説明する。この実施形態２では、ベルト異常に対するさらなるフェールセーフ機能がエンジンシステムに備えられる。
【００８５】
前出の図２のベルトレイアウトでは、エンジン、スタータモータおよびウォータポンプにベルトが巻き回されている。ウォータポンプは、エンジンまたはモータの回転力により駆動される機械式ウォータポンプである。
【００８６】
したがってベルト切断等のベルト異常が生じると、ウォータポンプによる冷却が不能になり、あるいは大幅に冷却能力が下がり、エンジンの運転を継続するとオーバーヒートを招くことになる。この場合の待避走行としては、モータジェネレータのみを用いて純粋な電気自動車として走行することが考えられる。あるいは、オーバーヒートするまでエンジンを用いて走行することが考えられる。しかし、これらの待避走行は、比較的短い時間と距離しか継続できず、退避走行距離を伸ばせない。
【００８７】
本実施形態は、上記の事情に鑑みて、フェールセーフの観点から、ベルト異常時のより好適な待避走行が可能なシステムを提供する。この目的を達成するため、本実施形態では、ベルト異常が発生したとき、ベルトが巻き掛けられた機械式ウォーターポンプには頼らずに、機械式ウォーターポンプとは別に設けられた電動式ウォーターポンプをフェールセール用ポンプとして作動させる。具体例としては、アイドリングストップ時のヒータ性能を確保するために設けた電動式ポンプを活用する。これにより冷却能力を補うことができ、待避走行の到達距離が長くなるように図ることができる。以下、この形態の具体例を、図８および図９を参照して説明する。
【００８８】
図８は、図１のハイブリッドシステムを構成するエンジンを、その冷却系を中心に示している。機械式ウォーターポンプ１１ａはエンジン１のシリンダブロック端面に取り付けられている。図１、図２で説明したように、エンジン１またはスタータモータ（図示せず）の回転力がベルト１３を介して機械式ウォーターポンプ１１ａに伝えられ、ポンプ１１ａが作動する。
【００８９】
機械式ウォータポンプ１１ａは、エンジン入口６０からエンジン内に冷却水を押し込むように動作する。冷却水は、エンジン内を通ってエンジン出口６２から出て、冷却水通路６４に流れ込む。冷却水通路６４はラジエータ通路６６およびヒータ通路６８に分かれる。
【００９０】
ラジエータ通路６６は、ラジエータ７０を通ってエンジン入口６０に戻る。ラジエータ７０を通るときに冷却水が冷やされる。またヒータ通路６８はヒータコア７２を通ってエンジン入口６０に戻る。ヒータコア７２にて、車室内に送風される空気が冷却水の熱で暖められる。
【００９１】
ラジエータ通路６６とヒータ通路６８はエンジン入口６０の手前で合流する。また、エンジン出口６２付近からは、バイパス通路７３も設けられており、エンジン入口６０の手前でラジエータ通路６６と合流する。この部分にはサーモスタット７４が設けられており、ラジエータ通路６６とバイパス通路７３の冷却水流量の配分が調整される。
【００９２】
ヒータ通路６８には、ヒータコア７２の上流側に電動式ウォーターポンプ７６が設置されている。本来、この電動式ウォーターポンプ７６は、以下に説明するように、アイドリングストップ時のヒータ性能を確保するために設けられている。
【００９３】
ハイブリッド車両では、エンジン１の停止と起動が繰り返される。エンジン１が停止したときには、機械式ウォーターポンプ１１ａが停止し、冷却水の循環も止まる。そのため、ヒータコア７２への冷却水の提供が止まり、ヒータコア７２を通過する空気を暖めることができなくなり、その結果ヒータ機能が低下してしまう。そこで、ヒータ機能を確保するために電動式ウォーターポンプ７６が設けられている。エンジン停止中は、この電動式ウォーターポンプ７６を用いて冷却水が循環される。
【００９４】
電動式ウォーターポンプ７６の運転もＥＣＵ（図３および図６）により制御されている。そして本実施形態では、次に説明するように、このヒータ用の電動式ウォーターポンプ７６をベルト異常時の待避走行に活用する。すなわち、ベルト１３に切断等の異常が発生すると機械式ウォーターポンプ１１ａが正常に作動しなくなるので、電動式ウォーターポンプ７６を作動させて、冷却性能を補う。
【００９５】
図９は、本実施形態の待避走行処理を示すフローチャートであり、この処理は、図３および図６に示したようなＥＣＵにより実行することが好適である。
【００９６】
図９において、Ｓ５０ではベルト異常を検出する。ベルト異常の検出は、上述の実施形態１（モータとエンジンの回転数差を利用）に従って行うことが好適である。ただし、他の方法でベルト異常が検出されてもよく、この場合も本実施形態の範囲に含まれる。
【００９７】
ベルト異常を検出すると、エンジンを停止し（Ｓ５２）、電気自動車走行を行う（Ｓ５４）。ここでは、モータジェネレータのみを用いて、純粋な電気自動車として車両が走行する。
【００９８】
Ｓ５６にてバッテリＳＯＣをチェックし、ＳＯＣがＯＫであれば電気自動車走行を継続する。ＳＯＣ(State Of Charge)は、バッテリの蓄電状態を示すパラメータであり、例えば満蓄電量に対する現在の蓄電量の比率で表される。
【００９９】
Ｓ５６でＳＯＣがＮＧになるのは、バッテリの蓄電量がある程度低下したときである。この場合はＳ５８でエンジンを始動する。ここでは、前述したフェールセーフ機能にしたがって、スタータモータの代わりにメインモータジェネレータを用いてクランキングが行われる。
【０１００】
このようにエンジンの始動は、ベルト異常が発生していても、メインモータジェネレータを用いれば可能である。しかし、エンジンを始動した後、機械式ウォーターポンプを正常に作動させることができない。これでは冷却能力が低下し、すぐにオーバーヒートしてしまう。
【０１０１】
オーバーヒートを避けるべく、本実施形態の特徴として、Ｓ６０にてヒータ用の電動式ウォーターポンプを作動させる。電動式ウォーターポンプの流量は、エンジン水温、バッテリＳＯＣおよびエンジン回転数を見ながら、冷却能力が適切になるように制御する。そして、電気自動車走行を停止し、エンジン出力を用いて走行する（Ｓ６２）。
【０１０２】
エンジン走行を開始すると、エンジン水温センサから得られるエンジン水温を監視する（Ｓ６４）。エンジン水温が所定値（予め設定されたオーバーヒート判定しきい値）に達していなければ、Ｓ６４の判断がＯＫであり、Ｓ６８でバッテリＳＯＣをチェックする。エンジン走行中は、エンジン出力を用いてモータジェネレータが発電し、バッテリが充電されている。バッテリの充電が十分に進んだ段階で、Ｓ６８の判断がＯＫになる。この場合は、Ｓ５２に戻ってエンジンを停止し、電気自動車走行に戻る。
【０１０３】
Ｓ６８にてＳＯＣがＮＧの場合、バッテリの充電が不十分なので、Ｓ６２に戻ってエンジン走行とバッテリ充電を継続する。またＳ６４では、エンジン水温が所定値以上になると、判定結果がＮＧになる。この場合は、オーバーヒートと判定して、エンジンを停止し、車両を停止させる（Ｓ６６）。好適には運転者に車両停止が予告され、運転者は適切な場所に車両を停止させる。
【０１０４】
以上のように、本実施形態では、ヒータ用電動式ウォータポンプを作動させて、ベルト異常により失われた冷却性能を補っているので、エンジンの水温上昇を緩慢にすることができる。したがってオーバーヒートを防止でき、あるいはオーバーヒートに到るまでの待避走行の走行時間と走行距離を長くできる。
【０１０５】
本実施形態も、上述の他の実施形態と同様に、ハイブリッド自動車以外の車両にも適用可能であり、例えばエコラン車両（前述のＭＧエコラン車両を含む）にも本発明を好適に適用できる。
【０１０６】
実施形態３．
図１０には、図１に示された本発明に係るハイブリッドシステムに対応するエンジン始動装置の機能ブロック図が示される。図１０では、図３に示された機能ブロック図と同一要素に同一符号を付してその説明を省略する。
【０１０７】
図１０において、ＥＣＵ３０には、図３に示されたベルト異常検出部３６及び異常対応処理部３８に加え、スタータモータ９のイナーシャを推定するイナーシャ推定部８０及びこのイナーシャの推定値に応じてスタータモータ９へ与えるトルク指令値を制御するトルク指令値制御部８２とが設けられている。
【０１０８】
なお、図３でも説明したように、ハードウェア面から見ると、ＥＣＵ３０は複数の個別のＥＣＵで構成されてもよい。
【０１０９】
イナーシャ推定部８０では、モータ回転センサ３４により検出されたスタータモータ９のプーリ比換算後の回転数Ｎｍを、スタータモータ９の加速度に換算し、これからスタータモータ９のイナーシャを算出する。このイナーシャの推定は、例えばオブザーバを用いる等の方法により行うことができる。
【０１１０】
一般に、ベルト１３とスタータモータ９及びエンジン１のプーリとの間でスリップが発生しているとスタータモータ９のイナーシャが減少する。そこで、イナーシャ推定部８０により推定されたイナーシャが所定の基準値以下であるときには、ベルト異常検出部３６が、ベルト１３にスリップが発生したとしてベルト異常と判定する。ベルト異常と判定された場合には、実施形態１で述べたように、異常対応処理部３８により異常対応処理が行われる。
【０１１１】
また、この場合には、トルク指令値制御部８２がスタータモータ９に与えるトルク指令値の減少処理を行う。スタータモータ９のトルクが減少すれば、ベルト１３のスリップを抑制することができるからである。
【０１１２】
更に、以上に述べたように、トルク指令値制御部８２によって決定されるスタータモータ９へのトルク指令値を監視し、この値が所定しきいトルク指令値以下となった時にベルト異常が発生した旨ベルト異常検出部３６に検出させる構成とすることもできる。上述したように、ベルト１３にスリップが発生した場合には、トルク指令値の減少処理によりトルク指令値が低下しているからである。
【０１１３】
図１１には、図１０に示された本実施形態に係るエンジン始動装置において、スタータモータ９のイナーシャが所定の基準値より小さい場合にトルク指令値減少処理を行う場合の工程が示される。図１１において、モータ回転センサ３４によりスタータモータ９の回転数が算出され（Ｓ１）、この値からプーリ比換算されたスタータモータ９の回転数Ｎｍが算出される（Ｓ２）。このスタータモータ９のプーリ換算後の回転数Ｎｍから、イナーシャ推定部８０がスタータモータ９の加速度を算出し（Ｓ３）、上述したようなオブザーバ等を用いてスタータモータ９のイナーシャを推定する（Ｓ４）。
【０１１４】
次に、上記推定されたイナーシャが所定の基準値より大きいか否かが判定され（Ｓ５）、イナーシャが基準値より小さい場合にはベルト異常検出部３６がベルト異常と判定すると共に、トルク指令値制御部８２がスタータモータ９へ与えるトルク指令値の減少処理を行う（Ｓ６）。
【０１１５】
以上のようにして、ベルト１３とプーリとの間にスリップが生じ、スタータモータ９のイナーシャが所定の基準値より小さくなった場合には、スタータモータ９へ与えるトルク指令値を減少させ、上記スリップを抑制して、スリップのない状態ですなわちイナーシャが所定の基準値より大きい状態でスタータモータ９の運転を行うように制御する。
【０１１６】
図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）には、スタータモータ９のイナーシャ推定値の計時変化の様子が示される。図１２（ａ）には、スタータモータ９及びエンジン１のプーリとベルト１３との間でスリップが発生していない正常時におけるスタータモータ９のイナーシャ推定値の様子が示される。この場合には、エンジンクランク軸とスタータモータ９とがベルトあるいは電磁クラッチ等を介して結合されており、スタータモータ９のイナーシャは所定の基準値より大きくなっている。
【０１１７】
これに対して図１２（ｂ）には、ベルト１３にスリップが生じ、エンジン１のイナーシャ分が加算されない場合の例が示される。この場合には、スタータモータ９のイナーシャ推定値は基準値よりも低くなっている。
【０１１８】
上記のように、ベルト１３にスリップが生じた場合に、トルク指令値制御部８２によりスタータモータ９に与えるトルク指令値の減少処理を行いスリップを抑制するので、図１２（ｃ）に示されるようにスタータモータ９のイナーシャ推定値が所定の基準値より大きい状態となる。これによってスタータモータ９の運転が正常となる。
【０１１９】
また、冒頭に述べたように、これまで説明した各実施形態において、ベルト以外の無端状部材が設けられてもよい。例えばベルトの代わりにチェーンが設けられてもよい。この場合、プーリに代えてスプロケットをクランクシャフトに取り付け、スプロケットにチェーンを巻き付けることが好適である。そして、ベルト異常はスリップおよび断線（切断）等であるのに対し、チェーン異常は主として断線であり、この断線異常が上記の実施形態に従って検出される。
【０１２０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、エンジン始動装置の無端状部材の異常を検出でき、検出結果に基づき無端状部材の異常に対策を施すことでフェールセーフ機能を付加することができ、これにより車両システムの信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態のエンジン始動装置が備えられるハイブリッドシステムを示す図である。
【図２】図１のベルトレイアウトを示す図である。
【図３】図１のハイブリッドシステムを、ベルト異常検出関連の構成を中心に示すブロック図である。
【図４】図３のシステムのベルト異常検出処理を示すフローチャートである。
【図５】図３のシステムで用いるベルト異常判定のしきい回転数差と判定タイミングの設定を示す図である。
【図６】参考例のシステムを示すブロックである。
【図７】図６のシステムのベルト異常検出処理を示すフローチャートである。
【図８】 実施形態２のシステムであって、図１のハイブリッドシステムの冷却系の構成を示す図である。
【図９】 実施形態２のシステムによるベルト異常時の待避走行処理を示すフローチャートである。
【図１０】 実施形態３に係るエンジン始動装置の機能ブロック図である。
【図１１】図１０に示されたエンジン始動装置において、スタータモータ９のイナーシャに応じてスタータモータ９のトルク指令値を制御する工程のフロー図である。
【図１２】 スタータモータ９のイナーシャ推定値の計時変化を示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン、３ メインモータジェネレータ、９ スタータモータ、１１補機、１１ａ ウォーターポンプ、１３ ベルト、１５ クランクプーリ、１９，１９ａ，１９ｂ プーリ、３０，４０ ＥＣＵ、３２ エンジン回転センサ、３４ モータ回転センサ、３６，４８ ベルト異常検出部、３８，５０ 異常対応処理部、４２ 水温センサ、４４ スロットルセンサ、４６ ラジエータ電動ファン、７２ ヒータコア、７６ 電動式ウォーターポンプ、８０ イナーシャ推定部、８２ トルク指令値制御部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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