JP5001476B2 - エンジン始動制御装置、ハイブリッド自動車およびエンジン始動方法、並びにプログラム - Google Patents

エンジン始動制御装置、ハイブリッド自動車およびエンジン始動方法、並びにプログラム Download PDF

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Description

本発明は、エンジン始動制御装置、ハイブリッド自動車およびエンジン始動方法、並びにプログラムに関する。
エンジンと電動機とを有し、エンジンもしくは電動機により走行可能であり、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能なハイブリッド自動車は、電動機によりエンジンを始動させることができる（たとえば特許文献１参照）。
特開２００２−３０９９８２号公報
従来のハイブリッド自動車では、電動機によりエンジンを始動させる際に、失火してエンジンが停止することを回避するために、必要以上の長い時間をエンジン始動時間に当てている。これによればエンジンを回し続ける電力の消費が大きいと共に、エンジンの始動に要する時間が長くなる。
また、エンジンの始動に失敗したときには、エンジンが停止している状態から再度始動を行わざるを得ない。これによればエンジンをゼロ回転の状態から始動させるために電力の消費が大きい。
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、電動機によりエンジンを始動させる際の電力消費を少なくすると共にエンジンの始動に要する時間を短くすることができるエンジン始動制御装置、ハイブリッド自動車およびエンジン始動方法、並びにプログラムを提供することを目的とする。
本発明の１つの観点は、エンジン始動制御装置としての観点である。本発明のエンジン始動制御装置は、エンジンと電動機とを有し、エンジンもしくは電動機により走行可能であり、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能であり、電動機によりエンジンを始動させるハイブリッド自動車のエンジン始動制御装置において、電動機によりエンジンを第１の回転速度まで上昇させ、第１の回転速度となったエンジンに対して燃料を供給してエンジンの回転速度の更なる上昇を検出し、エンジンの回転速度の更なる上昇が検出されないときには、電動機への電力の供給を一時停止させてエンジンの回転速度が第２の回転速度まで下がったときにエンジンへの燃料の供給を遮断すると共に電動機への電力の供給を再開する一連の制御を繰り返し実行し、エンジンの回転速度の更なる上昇が検出されたとき、もしくはエンジンの回転速度が第２の回転速度まで下がらなかったときには、エンジンの始動が完了したと判定して一連の制御を終了するものである。
さらに、本発明のエンジン始動制御装置は、第１の回転速度および第２の回転速度を、エンジンに係る温度情報に応じて変更するように制御することができる。
さらに、本発明のエンジン始動制御装置は、エンジンに係る温度情報に対応してエンジンを始動させる際の電動機の回転速度および／またはトルクを可変的に設定するように制御することができる。
たとえば、エンジンに係る温度情報は、エンジンの冷却水温である。
本発明の他の観点は、ハイブリッド自動車としての観点である。本発明のハイブリッド自動車は、本発明のエンジン始動制御装置を有するものである。
本発明のさらに他の観点は、エンジン始動方法としての観点である。本発明のエンジン始動方法は、エンジンと電動機とを有し、エンジンもしくは電動機により走行可能であり、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能であり、電動機によりエンジンを始動させるハイブリッド自動車のエンジン始動方法において、電動機によりエンジンを第１の回転速度まで上昇させる第１のステップと、第１のステップの処理により第１の回転速度となったエンジンに対して燃料を供給し、エンジンの回転速度の更なる上昇を検出する第２のステップと、第２のステップの処理によりエンジンの回転速度の更なる上昇が検出されないときには、電動機への電力の供給を一時停止させる第３のステップと、第３のステップの処理によりエンジンの回転速度が第２の回転速度まで下がったときにエンジンへの燃料の供給を遮断すると共に電動機への電力の供給を再開する第４のステップと、第２のステップの処理によりエンジンの回転速度の更なる上昇が検出されたとき、もしくは第３のステップの処理によりエンジンの回転速度が第２の回転速度まで下がらなかったときには、エンジンの始動が完了したと判定する第５のステップと、を有するものである。
本発明のさらに他の観点は、情報処理装置に、本発明のエンジン始動制御装置の機能を実現させることを特徴とするプログラムである。
本発明によれば、電動機によりエンジンを始動させる際の電力消費を少なくすると共にエンジンの始動に要する時間を短くすることができる。
本発明の第一の実施の形態のハイブリッド自動車の構成の例を示すブロック図である。 図１のハイブリッドＥＣＵにおいて実現される機能の構成の例を示すブロック図である。 図２のエンジン始動制御部のエンジン始動処理を示すフローチャートである。 図２のエンジン始動制御部のエンジン始動工程におけるエンジン回転速度の変化を示す図である。 図２のエンジン始動制御部のエンジン始動工程における電動機回転速度と従来のエンジン始動工程における電動機回転速度とを比較する図である。 図２のエンジン始動制御部のエンジン始動工程における電動機回転速度に対応する電動機トルクと従来のエンジン始動工程における電動機回転速度に対応する電動機トルクとを比較する図である。 図２のエンジン始動制御部のエンジン始動工程における電動機回転速度に対応する電動機出力と従来のエンジン始動工程における電動機回転速度に対応する電動機出力とを比較する図である。 本発明の第二の実施の形態のハイブリッド自動車の構成の例を示すブロック図である。 図８のハイブリッドＥＣＵにおいて実現される機能の構成の例を示すブロック図である。 電動機の目標始動回転速度と冷却水温との関係を示す図である。 電動機の目標始動トルクと冷却水温との関係を示す図である。 図９のエンジン始動制御部の処理を示すフローチャートである。 図９のエンジン始動制御部がエンジンを始動させる際の電動機の始動回転速度の状況を比較例と共に示す図である。 図９のエンジン始動制御部がエンジンを始動させる際の電動機の始動トルクの状況を比較例と共に示す図である。 図９のエンジン始動制御部がエンジンを始動させる際の電動機の始動出力の状況を比較例と共に示す図である。
（第一の実施の形態）
以下、本発明の第一の実施の形態のハイブリッド自動車について、図１〜図７を参照しながら説明する。
図１は、ハイブリッド自動車１の構成の例を示すブロック図である。ハイブリッド自動車１は、車両の一例である。ハイブリッド自動車１は、半自動トランスミッションの変速機を介したエンジン（内燃機関）１０および／または電動機１３によって駆動され、電動機１３によって、エンジン１０を始動させることができる。なお、半自動トランスミッションとは、マニュアルトランスミッションと同じ構成を有しながら変速操作を自動的に行うことができるトランスミッションである。
ハイブリッド自動車１は、エンジン１０、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１、クラッチ１２、電動機１３、インバータ１４、バッテリ１５、トランスミッション１６、モータＥＣＵ１７、ハイブリッドＥＣＵ１８、車輪１９、キースイッチ２０、およびシフト部２１を有して構成される。なお、トランスミッション１６は、上述した半自動トランスミッションを有し、ドライブレンジ（以下では、Ｄ(Drive)レンジと記す）を有するシフト部２１により操作される。
エンジン１０は、内燃機関の一例であり、エンジンＥＣＵ１１によって制御され、ガソリン、軽油、ＣＮＧ(Compressed Natural Gas)、ＬＰＧ(Liquefied Petroleum Gas)、または代替燃料等を内部で燃焼させて、軸を回転させる動力を発生させ、発生した動力をクラッチ１２に伝達する。
エンジンＥＣＵ１１は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの指示に従うことにより、モータＥＣＵ１７と連携動作するコンピュータであり、燃料噴射量やバルブタイミングなど、エンジン１０を制御する。たとえば、エンジンＥＣＵ１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などにより構成され、内部に、演算部、メモリ、およびＩ／Ｏ（Input/Output）ポートなどを有する。
クラッチ１２は、ハイブリッドＥＣＵ１８によって制御され、エンジン１０からの軸出力を、電動機１３およびトランスミッション１６を介して車輪１９に伝達する。すなわち、クラッチ１２は、ハイブリッドＥＣＵ１８の制御によって、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸とを機械的に接続することにより、エンジン１０の軸出力を電動機１３に伝達させたり、または、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸との機械的な接続を切断することにより、エンジン１０の軸と、電動機１３の回転軸とが互いに異なる回転速度で回転できるようにする。
たとえば、クラッチ１２は、エンジン１０の動力によってハイブリッド自動車１が走行し、これにより電動機１３に発電させる場合、電動機１３の駆動力によってエンジン１０がアシストされる場合、および電動機１３によってエンジン１０を始動させる場合などに、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸とを機械的に接続する。
また、たとえば、クラッチ１２は、エンジン１０が停止またはアイドリング状態にあり、電動機１３の駆動力によってハイブリッド自動車１が走行している場合、およびエンジン１０が停止またはアイドリング状態にあり、ハイブリッド自動車１が減速中または下り坂を走行中であり、電動機１３が発電している（電力回生している）場合、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸との機械的な接続を切断する。
なお、クラッチ１２は、運転者がクラッチペダルを操作して動作しているクラッチとは異なるものであり、ハイブリッドＥＣＵ１８の制御によって動作する。
電動機１３は、いわゆる、モータジェネレータであり、インバータ１４から供給された電力により、軸を回転させる動力を発生させて、その軸出力をトランスミッション１６に供給するか、またはトランスミッション１６から供給された軸を回転させる動力によって発電し、その電力をインバータ１４に供給する。たとえば、ハイブリッド自動車１が加速しているときまたは定速で走行しているときにおいて、電動機１３は、軸を回転させる動力を発生させて、その軸出力をトランスミッション１６に供給し、エンジン１０と協働してハイブリッド自動車１を走行させる。また、たとえば、電動機１３がエンジン１０によって駆動されているとき、またはハイブリッド自動車１が減速しているとき、もしくは下り坂を走行しているときなど、無動力で走行しているときにおいて、電動機１３は、発電機として動作し、この場合、トランスミッション１６から供給された軸を回転させる動力によって発電して、電力をインバータ１４に供給し、バッテリ１５が充電される。
インバータ１４は、モータＥＣＵ１７によって制御され、バッテリ１５からの直流電圧を交流電圧に変換するか、または電動機１３からの交流電圧を直流電圧に変換する。電動機１３が動力を発生させる場合、インバータ１４は、バッテリ１５の直流電圧を交流電圧に変換して電動機１３に電力を供給する。電動機１３が発電する場合、インバータ１４は、電動機１３からの交流電圧を直流電圧に変換する。すなわち、この場合、インバータ１４は、バッテリ１５に直流電圧を供給するための整流器および電圧調整装置としての役割を果たす。
バッテリ１５は、充放電可能な二次電池であり、電動機１３が動力を発生させるとき、電動機１３にインバータ１４を介して電力を供給するか、または電動機１３が発電しているとき、電動機１３が発電する電力によって充電される。
トランスミッション１６は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの変速指示信号に従って、複数のギア比（変速比）のいずれかを選択する半自動トランスミッション（図示せず）を有し、変速比を切り換えて、変速されたエンジン１０の動力および／または電動機１３の動力を車輪１９に伝達する。また、減速しているとき、もしくは下り坂を走行しているときなど、トランスミッション１６は、車輪１９からの動力を電動機１３に伝達する。なお、半自動トランスミッションは、シフト部２１を操作して運転者が手動で任意のギア段にギア位置を変更することもできる。
モータＥＣＵ１７は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの指示に従うことにより、エンジンＥＣＵ１１と連携動作するコンピュータであり、インバータ１４を制御することによって電動機１３を制御する。たとえば、モータＥＣＵ１７は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰなどにより構成され、内部に、演算部、メモリ、およびＩ／Ｏポートなどを有する。
ハイブリッドＥＣＵ１８は、コンピュータの一例であり、ハイブリッド走行のために、アクセル開度情報、ブレーキ操作情報、車速情報、およびトランスミッション１６から取得したギア位置情報、エンジンＥＣＵ１１から取得したエンジン回転速度情報を取得して、これを参照して、クラッチ１２を制御すると共に、変速指示信号を供給することでトランスミッション１６を制御する。また、ハイブリッドＥＣＵ１８は、ハイブリッド走行のために、取得したバッテリ１５のＳＯＣ(State of Charge)情報その他の情報に基づきモータＥＣＵ１７に対して電動機１３およびインバータ１４の制御指示を与え、エンジンＥＣＵ１１に対してエンジン１０の制御指示を与える。たとえば、ハイブリッドＥＣＵ１８は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰなどにより構成され、内部に、演算部、メモリ、およびＩ／Ｏポートなどを有する。
なお、ハイブリッドＥＣＵ１８によって実行されるプログラムは、ハイブリッドＥＣＵ１８の内部の不揮発性のメモリにあらかじめ記憶しておくことで、コンピュータであるハイブリッドＥＣＵ１８にあらかじめインストールしておくことができる。
エンジンＥＣＵ１１、モータＥＣＵ１７、およびハイブリッドＥＣＵ１８は、ＣＡＮ（Control
Area Network）などの規格に準拠したバスなどにより相互に接続されている。
車輪１９は、路面に駆動力を伝達する駆動輪である。なお、図１において、１つの車輪１９のみが図示されているが、実際には、ハイブリッド自動車１は、複数の車輪１９を有する。
キースイッチ２０は、運転を開始するときにユーザにより、たとえばキーが差し込まれてＯＮ／ＯＦＦされるスイッチであり、これがＯＮ状態になることによってハイブリッド自動車１の各部は起動し、キースイッチ２０がＯＦＦ状態になることによってハイブリッド自動車１の各部は停止する。
図２は、プログラムを実行するハイブリッドＥＣＵ１８において実現される機能の構成の例を示すブロック図である。すなわち、ハイブリッドＥＣＵ１８がプログラムを実行すると、エンジン始動制御部３０が実現される。
エンジン始動制御部３０は、エンジンＥＣＵ１１からエンジン回転速度情報を入力し、モータＥＣＵ１７に電動機制御指示を出力する。
次に、図３のフローチャートを参照して、プログラムを実行するハイブリッドＥＣＵ１８において行われる、エンジン始動制御の処理を説明する。なお、エンジン始動処理が実行される状況として、ハイブリッド自動車１の運行開始時にキースイッチ２０がＯＮ状態になったときにエンジン１０を始動させる場合と、ハイブリッド自動車１は既に運行中であり、不図示のアイドルストップ機能によって一時停止している状況下において、アイドルストップ条件が解除されてエンジン１０を始動させる場合とがある。
図３の「ＳＴＡＲＴ」では、ハイブリッドＥＣＵ１８がプログラムを実行し、ハイブリッドＥＣＵ１８にエンジン始動制御部３０が実現されている状態であり、手続きはステップＳ１に進む。
ステップＳ１において、運行開始時のハイブリッド自動車１のキースイッチ２０がＯＮ状態になる、もしくは既に運行中でアイドルストップ中のハイブリッド自動車１においてアイドルストップ条件が解除され、エンジン始動制御部３０がこれを認識すると手続きはステップＳ２に進む。
ステップＳ２において、エンジン始動制御部３０は、クラッチ１２を接続してステップＳ３の手続きに進む。
ステップＳ３において、エンジン始動制御部３０は、モータＥＣＵ１７に対して電動機１３の始動を指示してステップＳ４の手続きに進む。
ステップＳ４において、エンジン始動制御部３０は、電動機１３にクラッチ１２で接続されたエンジン１０が電動機１３のトルクによって回転し、所定の回転速度Ｒ１まで回転速度が上昇したか否かを判定する。ステップＳ４において、エンジン１０の回転速度が回転速度Ｒ１まで上昇したと判定されるとステップＳ５の手続きに進む。なお、エンジン１０を始動させる際の電動機１３のトルクは、所定の値に固定されているものとする。この所定の値は、たとえば冬場などでエンジン１０が最も始動し難い状況を想定して比較的高目に設定されることが好ましい。
ステップＳ５において、エンジン始動制御部３０は、電動機１３の回転速度を回転速度Ｒ１付近の定速となるようにモータＥＣＵ１７に指示してステップＳ６の手続きに進む。
ステップＳ６において、エンジン始動制御部３０は、エンジン１０への燃料の供給をエンジンＥＣＵ１１に指示してステップＳ７の手続きに進む。
ステップＳ７において、エンジン始動制御部３０は、電動機１３にクラッチ１２で接続されたエンジン１０の回転速度が回転速度Ｒ１以下になるか否かを判定する。ステップＳ７において、エンジン１０の回転速度が回転速度Ｒ１以下になったと判定されるとステップＳ８の手続きに進む。一方、ステップＳ７において、エンジン１０の回転速度が回転速度Ｒ１を超えたと判定されるとエンジン１０の始動に成功したと判定して処理を終了する。
ステップＳ８において、エンジン始動制御部３０は、電動機１３に供給されていた電力を停止させてステップＳ９の手続きに進む。
ステップＳ９において、エンジン始動制御部３０は、電動機１３にクラッチ１２で接続されたエンジン１０の回転速度が所定の回転速度Ｒ２（＜Ｒ１）まで下降したか否かを判定する。ステップＳ９において、エンジン１０の回転速度が回転速度Ｒ２まで下降したと判定されるとステップＳ１０の手続きに進む。一方、ステップＳ９において、エンジン１０の回転速度が回転速度Ｒ２まで下降しないと判定されると、これはステップＳ７で「Ｎｏ」の場合と同様に、エンジン１０の始動に成功したことになるので処理を終了する。なお、回転速度Ｒ２は、回転速度Ｒ１よりも低い回転速度であり、たとえば回転速度Ｒ１に対する回転速度Ｒ２の割合は予め定められている。すなわち回転速度Ｒ１の値が決定されるとこれに応じて回転速度Ｒ２の値も決定される。
ステップＳ１０において、エンジン始動制御部３０は、エンジンＥＣＵ１１に対してエンジン１０への燃料の供給の遮断を指示してステップＳ１１の手続きに進む。
ステップＳ１１において、エンジン始動制御部３０は、電動機１３への電力の供給を再開してステップＳ３の手続きに戻る。
次に、図４のタイムチャートを参照して図３のフローの処理に対応するエンジン回転速度の変化を説明する。
ＳＴＡＲＴ〜ステップＳ２までは電動機１３が始動していないためエンジン１０の回転速度もゼロである。ステップＳ３において、電動機１３が始動され、これに伴ってエンジン１０の回転速度が上昇を開始する。ステップＳ４において、エンジン１０の回転速度はさらに上昇を続け、回転速度Ｒ１まで達する。ステップＳ５において、電動機１３の回転速度は回転速度Ｒ１付近の定速となり、エンジン１０の回転速度もこれに従う。ステップＳ６において、エンジン１０に燃料が供給される。ステップＳ７において、エンジン１０の回転速度が回転速度Ｒ１以下になるか否かを判定する。この例ではエンジン１０の始動に失敗したので、エンジン１０の回転速度は回転速度Ｒ１を超えていない。ステップＳ８において、電動機１３に供給されていた電力を停止させる。これにより電動機１３の回転速度は下降を開始し、これに伴ってエンジン１０の回転速度も下降を開始する。ステップＳ９において、エンジン１０の回転速度が回転速度Ｒ２まで下降する。エンジン１０の回転速度が回転速度Ｒ２まで下降すると、ステップＳ１０において、エンジン１０への燃料の供給を遮断する。ステップＳ１１において、電動機１３への電力の供給を再開して手続きはステップＳ３に戻る。
手続きはステップＳ３に戻り、電動機１３が再始動され、これに伴ってエンジン１０の回転速度も上昇を開始する。ステップＳ４において、エンジン１０の回転速度がさらに上昇を続け、回転速度Ｒ１まで達する。ステップＳ５において、電動機１３の回転速度は回転速度Ｒ１付近の定速となり、エンジン１０の回転速度もこれに従う。ステップＳ６において、エンジン１０に燃料が供給される。ステップＳ７において、エンジン１０の回転速度が回転速度Ｒ１以下になるか否かを判定する。この例ではエンジン１０の始動に成功したので、エンジン１０の回転速度は回転速度Ｒ１を超える。これによりエンジン１０の始動は完了する（ＥＮＤ）。
（効果について）
ハイブリッド自動車１は、電動機１３によりエンジン１０を回転速度Ｒ１まで上昇させ、回転速度Ｒ１となったエンジン１０に対して燃料を供給し、エンジン１０の回転速度の更なる上昇を検出し、エンジン１０の回転速度の更なる上昇が検出されないときには、電動機１３への電力の供給を一時停止させ、エンジン１０の回転速度が回転速度Ｒ２まで下がったときにエンジン１０への燃料の供給を遮断すると共に、電動機１３への電力の供給を再開し、エンジン１０の回転速度の更なる上昇が検出されたとき、もしくはエンジン１０の回転速度が回転速度Ｒ２まで下がらなかったときには、エンジン１０の始動が完了したと判定する。
このようにエンジン１０の回転速度の変化を検出してエンジン１０の始動を確認すると共に、エンジン１０の始動に失敗した場合、エンジン１０の回転速度をゼロまで落とすことなく、再始動の手続きを実行するので、電動機１３によりエンジン１０を始動させる際の電力消費を少なくすると共にエンジン１０の始動に要する時間を短くすることができる。
以下では、従来と比較して本発明の実施の形態のエンジン始動制御方法の効果について詳しく説明する。
図５は、上段に本発明の実施の形態におけるエンジン始動方法による電動機回転速度を時間の経過と共に示し、下段に比較例として従来のエンジン始動方法による電動機回転速度を時間の経過と共に示す。
図５からわかるように、従来は、エンジン始動の成功確率を上げる目的で本発明の実施の形態と比較するとエンジン１０の始動に用いる電動機１３の回転速度ｒは大きい（ｒ＞Ｒ１）。また、従来は、同じようにエンジン始動の成功確率を上げる目的で本発明の実施の形態と比較するとエンジン１０の始動に用いる時間は長い（ｔ＞Ｔ）。これにより、本発明の実施の形態のエンジン始動方法は、従来と比べて電動機１３によりエンジン１０を始動させる際の電力消費を少なくすると共にエンジン１０の始動に要する時間を短くすることができる。
さらに図６は、最上段に本発明の実施の形態におけるエンジン始動方法による電動機回転速度を時間の経過と共に示し、上から二段目に本発明の実施の形態におけるエンジン始動方法による電動機トルクを時間の経過と共に示し、上から三段目に従来のエンジン始動方法による電動機回転速度を時間の経過と共に示し、最下段に従来のエンジン始動方法による電動機トルクを時間の経過と共に示す。
図６からわかるように、従来は、エンジン始動の成功確率を上げる目的で本発明の実施の形態と比較するとエンジン１０の始動に用いる電動機１３のトルクｔｒは大きい（ｔｒ＞ＴＲ）。また、従来は、エンジン始動の成功確率を上げる目的で本発明の実施の形態と比較するとエンジン１０の始動に用いる時間ｔ１０は長い（ｔ１０＞Ｔ１０）。これにより、本発明の実施の形態のエンジン始動方法は、従来と比べて電動機１３によりエンジン１０を始動させる際の電力消費を少なくすると共にエンジン１０の始動に要する時間を短くすることができる。
さらに図７は、最上段に本発明の実施の形態におけるエンジン始動方法による電動機回転速度を時間の経過と共に示し、上から二段目に本発明の実施の形態におけるエンジン始動方法による電動機出力を時間の経過と共に示し、上から三段目に従来のエンジン始動方法による電動機回転速度を時間の経過と共に示し、最下段に従来のエンジン始動方法による電動機出力を時間の経過と共に示す。
図７からわかるように、従来は、エンジン始動の成功確率を上げる目的で本発明の実施の形態と比較するとエンジン１０の始動に用いる電動機１３の出力ｐは大きい（ｐ＞Ｐ）。また、従来は、図６と同様に、エンジン始動の成功確率を上げる目的で本発明の実施の形態と比較するとエンジン１０の始動に用いる時間ｔ１０は長い（ｔ１０＞Ｔ１０）。これにより、本発明の実施の形態のエンジン始動方法は、従来と比べると電動機１３によりエンジン１０を始動させる際の電力消費を少なくすると共にエンジン１０の始動に要する時間を短くすることができる。
（第二の実施の形態）
以下、本発明の第二の実施の形態のハイブリッド自動車１Ａについて、図８〜図１５を参照しながら説明する。ハイブリッド自動車１Ａは、ハイブリッド自動車１のエンジン始動制御部３０において固定的に設定されていたエンジン１０の始動制御に用いる回転速度Ｒ１，Ｒ２、および電動機１３のトルクをラジエタ２２の冷却水温情報に基づき可変するものである。なお、回転速度Ｒ２は、回転速度Ｒ１よりも低い回転速度であり、回転速度Ｒ１に対する回転速度Ｒ２の割合は予め定められている。よって、回転速度Ｒ１の値が定まると自動的に回転速度Ｒ２の値も定まることになる。
すなわち、第一の実施の形態では、回転速度Ｒ１，Ｒ２の値を固定的に説明したが、第二の実施の形態では、回転速度Ｒ１,Ｒ２の値を可変的に設定する。第二の実施の形態ではラジエタ２２の冷却水温に応じて回転速度Ｒ１,Ｒ２の値を可変する。この場合、冷却水温が比較的高い温度を示すときには、エンジン１０は始動し易い状態になっているので、回転速度Ｒ１、Ｒ２は、低目に設定する。反対に、冷却水温が比較的低い温度を示すときには、エンジン１０は始動し難い状態になっているので、回転速度Ｒ１、Ｒ２は、高目に設定する。
また、エンジン１０を始動させる際の電動機１３のトルクについても冷却水温が比較的高い温度を示すときには、エンジン１０は始動し易い状態になっているので、トルクは、低目に設定する。反対に、冷却水温が比較的低い温度を示すときには、エンジン１０は始動し難い状態になっているので、トルクは、高目に設定する。
図８は、ハイブリッド自動車１Ａの構成の例を示すブロック図である。ハイブリッド自動車１Ａの構成は、ハイブリッド自動車１と一部が異なる。ハイブリッド自動車１Ａは、ラジエタ２２の冷却水温情報を、エンジンＥＣＵ１１Ａを経由してハイブリッドＥＣＵ１８Ａが受け取ることができる。さらに、ハイブリッドＥＣＵ１８Ａは、キースイッチ２０の操作情報に基づいて制御を実施する。ハイブリッド自動車１Ａのその他の構成は、ハイブリッド自動車１と同じなので説明は省略する。
図９は、プログラムを実行するハイブリッドＥＣＵ１８Ａにおいて実現される機能の構成の例を示すブロック図である。すなわち、ハイブリッドＥＣＵ１８Ａがプログラムを実行すると、エンジン始動制御部３０Ａの機能（請求項でいうエンジン始動制御装置）が実現される。
エンジン始動制御部３０Ａは、エンジン回転速度情報に加え、キースイッチ操作情報および冷却水温情報に基づいてエンジンＥＣＵ１１、クラッチ１２、および電動機ＥＣＵ１７にエンジン始動制御の指示を行う機能である。
次に、電動機１３の目標始動回転速度と冷却水温との関係を、図１０を参照して説明し、電動機１３の目標始動トルクと冷却水温との関係を、図１１を参照して説明する。ここで目標始動回転速度とは、電動機１３によりエンジン１０を始動させる際に、電動機１３が目標とする電動機１３の回転速度である。この目標始動回転速度は、第一の実施の形態でいう回転速度Ｒ１に相当する。また、目標始動トルクとは、電動機１３によりエンジン１０を始動させる際に、電動機１３が目標とする電動機１３のトルクである。第一の実施の形態では、電動機１３のトルクは、一定であったが第二の実施の形態では、目標始動トルクに設定される。
図１０は、横軸に冷却水温をとり、縦軸に目標始動回転速度をとる。図１１は、横軸に冷却水温をとり、縦軸に目標始動トルクをとる。図１０の実線に示すように、冷却水温が低いときには、目標始動回転速度は高く設定されているのに対し、冷却水温が高いときには、目標始動回転速度は低く設定されている。
また、図１１の実線に示すように、冷却水温が低いときには、目標始動トルクは高く設定されているのに対し、冷却水温が高いときには、目標始動トルクは低く設定されている。なお、図１０、図１１では、比較例（従来）を破線で示してある。比較例(従来)は、最もエンジン１０を始動させ難い（最も冷却水温が低い）場合を想定し、目標始動回転速度および目標始動トルクがそれぞれ高い値に固定されている。
次に、図１２のフローチャートを参照して、プログラムを実行するハイブリッドＥＣＵ１８Ａにおいて行われるエンジン始動制御の処理を説明する。なお、図１２のステップＳ２０〜Ｓ２３までのフローは１周期分の処理であり、キースイッチ２０がＯＮ状態である限り処理は繰り返し実行されるものとする。
図１２の「ＳＴＡＲＴ」では、キースイッチ２０がＯＮ状態であり、ハイブリッドＥＣＵ１８Ａがプログラムを実行し、ハイブリッドＥＣＵ１８Ａにエンジン始動制御部３０Ａの機能が実現されている状態であり、手続きはステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０において、エンジン始動制御部３０Ａは、ラジエタ２２からエンジンＥＣＵ１１Ａを介して伝達される冷却水温情報を検出したか否かを判定する。ステップＳ２０において、冷却水温情報が検出されたと判定されると、手続きはステップＳ２１に進む。一方、ステップＳ２０において、冷却水温が検出されていないと判定されると、手続きはステップＳ２０を繰り返す。
ステップＳ２１において、エンジン始動制御部３０Ａは、ステップＳ２０で検出された冷却水温に対応する目標始動回転速度（すなわち回転速度Ｒ１）と目標始動トルクを設定し、手続きはステップＳ２２に進む。
ステップＳ２２において、エンジン始動制御部３０Ａは、キースイッチ２０は、エンジン１０の始動位置に操作されたか否かを判定する。ステップＳ２２において、キースイッチ２０がエンジン１０の始動位置に操作されたと判定されると、手続きはステップＳ２３に進む。一方、ステップＳ２２において、キースイッチ２０がエンジン１０の始動位置に操作されていないと判定されると、手続きはステップＳ２２を繰り返す。
ステップＳ２３において、エンジン始動制御部３０Ａは、電動機１３によるエンジン１０の始動を実施して処理を終了する（ＥＮＤ）。
（効果について）
本発明の第二の実施の形態に係る効果を図１３、図１４、図１５を参照して説明する。なお、図１３、図１４、図１５に例示した状態は、第一の実施の形態の図３のフローチャートにおいて、ステップＳ７でＮｏとなり、エンジン１０が最短時間で始動に成功した状態を例示している。
図１３は、横軸に時間の経過をとり、縦軸に電動機１３の回転速度をとる。図１３の実線がエンジン始動制御部３０Ａの制御によるエンジン１０の始動時の電動機１３の回転速度であり、破線が比較例としての従来のエンジン１０の始動時の電動機１３の回転速度である。なお、図１３、図１４、図１５は、図１０、図１１に示した冷却水温が高い領域の一点鎖線の位置で比較例(従来)と本実施の形態の一例とを比較している。これによれば、図１０、図１１の例では、目標始動回転速度および目標始動トルクが、従来の場合より低く設定されているので、図１３に示すように、本実施の形態の一例と比較して従来は、始動時に、さらに大きな回転速度となっていることがわかる。
また、図１４は、横軸に時間の経過をとり、縦軸に電動機１３のトルクをとる。図１４の実線がエンジン始動制御部３０Ａの制御によるエンジン１０の始動時の電動機１３のトルクであり、破線が比較例としての従来のエンジン１０の始動時の電動機１３のトルクである。これによれば、図１０、図１１の例では、目標始動回転速度および目標始動トルクが、従来の場合より低く設定されているので、図１４に示すように、本実施の形態の一例と比較して従来は、始動時に、さらに大きなトルクとなっていることがわかる。
同様に、図１５は、横軸に時間の経過をとり、縦軸に電動機１３の出力をとる。図１５の実線がエンジン始動制御部３０Ａの制御によるエンジン１０の始動時の電動機１３の出力であり、破線が比較例としての従来のエンジン１０の始動時の電動機１３の出力である。これによれば、図１０、図１１の例では、目標始動回転速度および目標始動トルクが、従来の場合より低く設定されているので、図１５に示すように、本実施の形態の一例と比較して従来は、始動時に、さらに大きな出力となっていることがわかる。
以上説明したように、エンジン１０の冷却水温に応じて、エンジン１０を始動させる際の電動機１３の目標始動回転速度（すなわち回転速度Ｒ１）と目標始動トルクを可変的に設定するので、エンジン１０の始動に要する電力の消費を低減させることができる。
これによれば、第一の実施の形態における「電動機１３によりエンジン１０を始動させる際の電力消費を少なくすると共にエンジン１０の始動に要する時間を短くすることができる。」という効果に加え、第二の実施の形態における「エンジン１０の始動に要する電力の消費を低減させることができる。」という効果を相乗させることができる。したがって、エンジン１０の始動前の温度環境に適した時間的にも燃費的にも効率の良いエンジン１０の始動制御を実現することができる。
（その他の実施の形態）
上述した第二の実施の形態では、エンジン始動制御部３０Ａは、ラジエタ２２の冷却水温を検出して始動制御を実施した。これは従来から車両には、ラジエタ２２の冷却水温計が必ず装備されているのでこれを利用することが最も好都合であるためである。しかしながら、この他にもエンジン１０の筐体の温度やエンジンルームの気温、もしくはエンジンオイルの温度など、これらの温度情報を取得する手段がハイブリッド自動車１Ａに装備されているならば、エンジン始動制御部３０Ａは、これらの温度情報のいずれかを用いて始動制御を実施してもよい。
あるいは、ハイブリッド自動車１Ａにカレンダー（年月日）も表示可能な時計機能が装備されている場合には、この時計機能によって、季節（春夏秋冬）が分かるので、エンジン始動制御部３０Ａは、直接的な温度情報に依らず季節情報および気温が低い夜であるか気温が高い昼であるかなどの時刻情報によって、目標始動回転速度および目標始動トルクを適宜設定して始動制御を実施してもよい。あるいは、この季節情報または時刻情報などを運転者などが手動で入力するようにしてもよい。
また、上述した実施の形態では、エンジン始動制御部３０Ａは、ラジエタ２２の冷却水温に対応して電動機１３の目標始動回転速度と目標始動トルクの双方を共に設定する例を説明したが、ラジエタ２２の冷却水温に対応して電動機１３の目標始動回転速度または目標始動トルクのいずれか一方を設定するようにしてもよい。
たとえば、様々な温度条件を設定し、どの温度条件のときに、どれくらいのトルクでエンジン１０の軸を回転させればエンジン１０が始動可能な回転速度に達するかは、予め実験によって確認できる。このような実験結果に基づいてラジエタ２２の冷却水温に対応して電動機１３の目標始動トルクのみを設定しておくこともできる。あるいは、ラジエタ２２の冷却水温に対応して電動機１３の目標始動回転速度のみを設定しておき、実際の始動時に、当該目標始動回転速度に達するまで、電動機１３のトルクを徐々に高めるように制御し、最終的に目標始動回転速度に達するように制御すれば、目標始動トルクを予め設定しておく必要はない。
また、ハイブリッドＥＣＵ１８，１８Ａによって実行されるプログラムは、ハイブリッドＥＣＵ１８，１８Ａにあらかじめインストールされると説明したが、プログラムが記録されている（プログラムを記憶している）リムーバブルメディアを図示せぬドライブなどに装着し、リムーバブルメディアから読み出したプログラムをハイブリッドＥＣＵ１８，１８Ａの内部の不揮発性のメモリに記憶することにより、または、有線または無線の伝送媒体を介して送信されてきたプログラムを、図示せぬ通信部で受信し、ハイブリッドＥＣＵ１８，１８Ａの内部の不揮発性のメモリに記憶することで、コンピュータであるハイブリッドＥＣＵ１８，１８Ａにインストールすることができる。
また、各ＥＣＵは、これらを１つにまとめたＥＣＵにより実現してもよいし、あるいは、各ＥＣＵの機能をさらに細分化したＥＣＵを新たに設けてもよい。
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであってもよいし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであってもよい。
また、上述したフローチャートの説明では「以上」を「超える」とし、「未満」を「以下」とするなど、判定領域の境界については様々に変更してよい。
エンジン１０は、内燃機関であると説明したが、外燃機関を含む熱機関であってもよい。
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に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において種々の変更が可能である。
１，１Ａ…ハイブリッド自動車、１０…エンジン、１１，１１Ａ…エンジンＥＣＵ、１２…クラッチ、１３…電動機、１４…インバータ、１５…バッテリ、１６…トランスミッション、１７…モータＥＣＵ、１８，１８Ａ…ハイブリッドＥＣＵ（エンジン始動制御装置）、１９…車輪、２０…キースイッチ、３０，３０Ａ…エンジン始動制御部（エンジン始動制御装置）

Claims (7)

  1. エンジンと電動機とを有し、前記エンジンもしくは前記電動機により走行可能であり、または前記エンジンと前記電動機とが協働して走行可能であり、前記電動機により前記エンジンを始動させるハイブリッド自動車のエンジン始動制御装置において、
    前記電動機により前記エンジンを第１の回転速度まで上昇させ、前記第１の回転速度となった前記エンジンに対して燃料を供給して前記エンジンの回転速度の更なる上昇を検出し、前記エンジンの回転速度の更なる上昇が検出されないときには、前記電動機への電力の供給を一時停止させて前記エンジンの回転速度が第２の回転速度まで下がったときに前記エンジンへの燃料の供給を遮断すると共に前記電動機への電力の供給を再開する一連の制御を繰り返し実行し、
    前記エンジンの回転速度の更なる上昇が検出されたとき、もしくは前記エンジンの回転速度が前記第２の回転速度まで下がらなかったときには、前記エンジンの始動が完了したと判定して前記一連の制御を終了する、
    ことを特徴とするエンジン始動制御装置。
  2. 請求項１記載のエンジン始動制御装置であって、
    前記第１の回転速度および前記第２の回転速度を、前記エンジンに係る温度情報に応じて変更するように制御する、
    ことを特徴とするエンジン始動制御装置。
  3. 請求項２記載のエンジン始動制御装置であって、
    前記エンジンに係る温度情報に対応して前記エンジンを始動させる際の前記電動機の回転速度および／またはトルクを可変的に設定するように制御する、
    ことを特徴とするエンジン始動制御装置。
  4. 請求項２または３記載のエンジン始動制御装置であって、
    前記エンジンに係る温度情報は、前記エンジンの冷却水温である、
    ことを特徴とするエンジン始動制御装置。
  5. 請求項１から４のいずれか１項記載のエンジン始動制御装置を有することを特徴とするハイブリッド自動車。
  6. エンジンと電動機とを有し、前記エンジンもしくは前記電動機により走行可能であり、または前記エンジンと前記電動機とが協働して走行可能であり、前記電動機により前記エンジンを始動させるハイブリッド自動車のエンジン始動方法において、
    前記電動機により前記エンジンを第１の回転速度まで上昇させる第１のステップと、
    前記第１のステップの処理により前記第１の回転速度となった前記エンジンに対して燃料を供給し、前記エンジンの回転速度の更なる上昇を検出する第２のステップと、
    前記第２のステップの処理により前記エンジンの回転速度の更なる上昇が検出されないときには、前記電動機への電力の供給を一時停止させる第３のステップと、
    前記第３のステップの処理により前記エンジンの回転速度が第２の回転速度まで下がったときに前記エンジンへの燃料の供給を遮断すると共に前記電動機への電力の供給を再開する第４のステップと、
    前記第２のステップの処理により前記エンジンの回転速度の更なる上昇が検出されたとき、もしくは前記第３のステップの処理により前記エンジンの回転速度が前記第２の回転速度まで下がらなかったときには、前記エンジンの始動が完了したと判定する第５のステップと、
    を有することを特徴とするエンジン始動方法。
  7. 情報処理装置に、請求項１から４のいずれか１項記載のエンジン始動制御装置の機能を実現させることを特徴とするプログラム。
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