ハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置
【課題】適切なタイミングでエンジンを始動させることができ、走行モードの切り替えをスムーズに行うことができるハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置を提供する。
【解決手段】駆動用モータと、内燃機関とを有すると共に、駆動用モータに電力を供給するバッテリの残容量を検出する残容量検出手段５１と、内燃機関の排気通路に設けられる空燃比検出器の検出結果に基づいて内燃機関の稼働をフィードバック制御する内燃機関制御手段５２とを備え、残容量が所定の第１残容量よりも高い所定の第２残容量以下になると空燃比検出器の予熱を開始し、その後で第１残容量以下となると内燃機関を始動させる構成とする。
【解決手段】駆動用モータと、内燃機関とを有すると共に、駆動用モータに電力を供給するバッテリの残容量を検出する残容量検出手段５１と、内燃機関の排気通路に設けられる空燃比検出器の検出結果に基づいて内燃機関の稼働をフィードバック制御する内燃機関制御手段５２とを備え、残容量が所定の第１残容量よりも高い所定の第２残容量以下になると空燃比検出器の予熱を開始し、その後で第１残容量以下となると内燃機関を始動させる構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動源としてモータとエンジン（内燃機関）とを備えたハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、モータとエンジンとを組み合わせて車両の駆動力を得るようにしたハイブリッド車両が開発され、実用化が進んでいる。また近年、モータに給電を行うバッテリが外部の商用電源で充電可能なプラグインハイブリッド車両の開発、実用化も進んでいる。
【０００３】
プラグインハイブリッド車両では、モータのみを動力源として駆動輪を駆動させるＥＶ走行モードと、モータを動力源とすると共にエンジンをモータの電力供給源（発電機）として用いるシリーズ走行モード、或いはエンジンとモータとの両方を動力源とするパラレル走行モードと、が運転状況に応じて切り替わるようになっているものがある。これにより、燃料消費量を著しく抑制することができる。
【０００４】
このようなハイブリッド車両では、ＥＶ走行モード中にバッテリの充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）に応じて、すなわちバッテリの残容量が少なくなると、走行モードがＥＶモードからＨＶ走行モード（シリーズ走行モード）に切り替わりバッテリの充電が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０８３３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、エンジンが排気通路に設けられる空燃比センサ（空燃比検出器）の検出結果に基づいてフィードバック制御されるものである場合、エンジンの冷態始動時には、空燃比センサを暖めて活性化させる時間を確保する必要がある。空燃比センサの温度が低く活性化されていない状態では空燃比を正確に検出することができず、フィードバック制御を実施できないからである。
【０００７】
ハイブリッド車両に搭載されているエンジンも同様であり、上述のようにバッテリの残容量が少なくなってエンジンが冷態始動される際にも、空燃比センサを暖めて活性化させる必要がある。
【０００８】
しかしながら、ハイブリッド車両におけるＥＶ走行モードからシリーズ走行モード或いはパラレル走行モードへの切り替え時における空燃比センサの活性化は考慮されていないのが現状である。このため、ＥＶ走行モードからシリーズ走行モード等への切り替えがスムーズに行われない虞がある。例えば、バッテリの残容量がエンジンを始動すべき所定値まで低下した際に、その時点から空燃比センサの活性化が開始されると、実際にエンジンが始動（フィードバック制御）されるまでにタイムラグが生じてしまうことになる。このようなタイムラグは極力少ないことが好ましく、ＥＶ走行モードからシリーズ走行モード等への切り替えはスムーズに行われることが望ましい。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、適切なタイミングでエンジンを始動させることができ、走行モードの切り替えをスムーズに行うことができるハイブリッド車両の内燃機関始動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】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、駆動用モータと、内燃機関とを有すると共に、前記駆動用モータに電力を供給するバッテリの残容量を検出する残容量検出手段と、前記内燃機関の排気通路に設けられる空燃比検出器の検出結果に基づいて前記内燃機関の稼働をフィードバック制御する内燃機関制御手段とを備えるハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置であって、前記残容量が所定の第１残容量よりも高い所定の第２残容量以下になると前記空燃比検出器の予熱を開始し、その後で前記第１残容量以下となると前記内燃機関を始動させることを特徴とするハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置にある。
【００１１】
かかる本発明の第１の態様では、内燃機関（エンジン）を始動させる前に、空燃比検出器（空燃比センサ）の予熱（プリヒート）が実施されるため、エンジンを適切なタイミングで始動させることができ、走行モードの切り替えをスムーズに行うことができる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、前記内燃機関の停止時に前記空燃比検出器の予熱要否の判定を行う検出器予熱要否判定手段をさらに備え、前記検出器予熱要否判定手段は、前記内燃機関を冷却する冷却水の温度に基づいて前記空燃比検出器の予熱要否の判定を行うことを特徴とする第１の態様のハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置にある。
【００１３】
かかる第２の態様では、空燃比検出器の予熱の要否をより正確に判定することができる。
【００１４】
本発明の第３の態様は、前記検出器予熱要否判定手段は、前記内燃機関に始動時から与えた供給熱量の積分値に基づいて前記空燃比検出器の予熱要否の判定を行うことを特徴とする第２の態様のハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置にある。
【００１５】
かかる第３の態様では、空燃比検出器の予熱の要否の判定を更に正確に判定することができる。
【００１６】
本発明の第４の態様は、前記内燃機関の稼働により駆動されて発電する発電機と、前記排気通路に設けられる排気浄化触媒と、前記内燃機関の停止時に前記排気浄化触媒の暖機要否の判定を行う触媒暖機要否判定手段と、をさらに備え、前記内燃機関制御手段は、少なくとも前記排気浄化触媒を暖機するために前記内燃機関を稼働させる暖機モードと、該内燃機関の出力にて前記発電機を駆動する発電モードと、により前記内燃機関を制御し、前記触媒暖機要否判定手段の判定結果が要判定である場合には、前記暖機モードで前記内燃機関を始動させた後に前記発電モードで前記内燃機関を稼働させることを特徴とする第１〜３の何れか一つの態様のハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置にある。
【００１７】
かかる第４の態様では、必要に応じて排気浄化触媒を暖機して活性化させることで、排ガスを良好に浄化することができる。またエンジンの無駄な始動を回避して燃費を向上させることもできる。
【００１８】
本発明の第５の態様は、前記触媒暖機要否判定手段は、前記内燃機関を冷却する冷却水の温度、又は前記内燃機関の前回の始動から停止までの間の供給熱量の積分値に基づいて前記排気浄化触媒の暖機要否の判定を行うことを特徴とする第４の態様のハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置にある。
【００１９】
かかる第５の態様では、排気浄化触媒の暖機の要否を比較的容易且つ正確に判定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
かかる本発明では、走行モードを切り替える際に、エンジンを適切なタイミングで始動させることができる。したがって、走行モードの切り替えをスムーズに行うことができる。具体的には、モータのみを作動させるＥＶ走行モードと、モータと共にエンジン（内燃機関）を作動させるシリーズ走行モード又はパラレル走行モードとをスムーズに切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】エンジンの始動制御の一例を説明する各種グラフである。
【図４】本発明の一実施形態に係るエンジン制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態に係るハイブリッド車両（以下、単に「車両」ともいう）１０は、いわゆるプラグインハイブリッド車両であり、フロントモータ１１及びリアモータ１２と、エンジン１３とを、走行用の駆動源として備えている。フロントモータ１１の駆動力は前駆動伝達機構１４を介して前輪１５に伝達される。リアモータ１２の駆動力は後駆動伝達機構１６を介して後輪１７に伝達される。フロントモータ１１には、フロント（Ｆｒ）モータインバータ１８を介してバッテリ１９が接続されており、リアモータ１２には、リア（Ｒｅ）モータインバータ２０を介してバッテリ１９が接続されている。そして乗員のペダル操作に応じた電力が、バッテリ１９からこれらインバータ１８，２０を介して各モータ１１，１２に供給される。
【００２４】
バッテリ１９には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１を介して補機類を駆動するサブバッテリ（１２Ｖバッテリ）２２が接続されている。またバッテリ１９には車載充電器２３が接続されており、外部の商用電源を接続することでバッテリ１９を充電することができる。
【００２５】
エンジン１３は、燃料タンク２４から供給される燃料が燃焼されることにより駆動される。このエンジン１３には出力系２５を介してジェネレータ２６に接続されている。ジェネレータ２６は、ジェネレータインバータ２７を介してバッテリ１９（及びフロントモータ１１）に接続されている。また出力系２５は、ジェネレータ２６に接続される一方で、クラッチ２８を介して前駆動伝達機構１４にも接続されている。
【００２６】
そして車両１０の運転状態に応じてエンジン１３が始動されると、エンジン１３の駆動力が出力系２５を介してまずはジェネレータ２６に伝達されるようになっている。ジェネレータ２６は、エンジン１３の駆動力により作動し、ジェネレータ２６で発電された電力が、フロントモータ１１及びバッテリ１９に適宜供給される。また車両１０の運転状態に応じてクラッチ２８が接続されると、エンジン１３の駆動力が前駆動伝達機構１４を介して前輪１５にも伝達されるようになっている。
【００２７】
また車両１０には、各種装置を総括的に制御する制御装置５０（図２参照）を備えている。例えば、制御装置５０には、エンジン１３の運転状態を検出するための各種センサ等が接続されている。本実施形態では、吸気管２９には吸気量を測定する吸気量測定手段としての吸気量センサ（エアフローセンサ）３０が設けられ、エンジン１３には冷却水の温度を検出する水温センサ３１が設けられ、排気管３２の排気浄化触媒３３よりも上流側には、排気の空燃比（酸素濃度）を検出する空燃比センサ（ＬＡＦＳ）３４が設けられている。なお空燃比センサ３４には、図示しないが、ヒータとそのヒータの抵抗から温度を推定できる検出器が設けられている。そして制御装置５０は、これら吸気量センサ３０、水温センサ３１、空燃比センサ３４等の各種センサからの検出信号に基づいてエンジン１３の運転状態を制御している。
【００２８】
そして、本実施形態に係る車両１０は、このような制御装置５０によってモータ１１，１２及びエンジン１３が制御されることで、車両１０の走行状態に応じて、走行モードが適宜切り替えられるようになっている。本実施形態では、車両１０の走行状態に応じて、モータ１１，１２を駆動源とするＥＶ走行モードと、エンジン１３をモータ１１，１２の電力供給源として用いるシリーズ走行モードとが適宜切り替えられるようになっている。
【００２９】
ところでエンジン１３は、空燃比センサ３４の検出結果に基づいて排気空燃比が目標空燃比となるように、基本的にはフィードバック制御されている。しかしながら、空燃比センサ３４が活性化されていない場合には、排気空燃比を正確に検出することができないため、最適なフィードバック制御を実行できないことがある。このことに起因して、エンジン１３が停止されているＥＶ走行モードからエンジン１３を駆動させるシリーズ走行モードへの切り替えがスムーズに行われない虞がある。
【００３０】
そこで本願発明では、バッテリ１９の残容量（充電状態：ＳＯＣ）に基づいて所定のタイミングでエンジン１３を始動させると共に、バッテリ１９の残容量に基づいて空燃比センサ３４を予熱（プリヒート）してエンジン１３が停止されている間に活性化させるようにした。これにより、エンジン１３の始動後直ちに、空燃比フィードバックを開始することができ、排ガスを悪化させずに、エンジン負荷を変更することが可能となり、ＥＶ走行モードからシリーズ走行モードへのスムーズな切り替えを行うことができる。
【００３１】
さらに本実施形態では、走行モードがＥＶ走行モードからシリーズ走行モードに切り替わる際に、必要に応じて排気浄化触媒３３の暖機を行うようにしている。これにより、エンジン１３の始動時の排気ガス悪化を防止している。
【００３２】
以下、このような本発明に係るエンジン１３の制御について説明する。図２に示すように、本実施形態に係るエンジン始動制御装置（内燃機関始動制御装置）５０は、ＳＯＣ検出手段（残容量検出手段）５１と、エンジン制御手段（内燃機関制御手段）５２と、検出器予熱手段５３と、検出器予熱要否判定手段５４と、触媒暖機要否判定手段５５と、を備える。
【００３３】
ＳＯＣ検出手段５１は、バッテリ１９の残容量（ＳＯＣ）を検出する。バッテリ１９には、図示しないが、例えば、電圧センサや電流センサ等であるバッテリセンサが設けられており、ＳＯＣ検出手段５１は、このバッテリセンサからの情報に基づいて、バッテリ１９の残容量を検出（演算）する。
【００３４】
エンジン制御手段５２は、エンジン１３の作動を適宜制御する。例えば、ＳＯＣ検出手段５１の検出結果に基づいてエンジン１３の始動及び停止を制御している。具体的には、エンジン制御手段５２は、ＳＯＣ検出手段５１によってバッテリ１９の残容量が所定の第１残容量以下になったことが検出されると、エンジン１３を始動させ、走行モードをＥＶ走行モードからシリーズ走行モードに切り替える。またその後バッテリ１９の残容量が所定量以上まで回復するとエンジン１３を停止させ、走行モードを再びＥＶ走行モードに切り替える。
【００３５】
検出器予熱手段５３は、ＳＯＣ検出手段５１の検出結果に基づいてエンジン１３の停止時に空燃比センサ３４の予熱（プリヒート）を行う。すなわち検出器予熱手段５３は、走行モードがＥＶ走行モードからシリーズ走行モードに切り替えられる際、ＥＶ走行モードでエンジン１３が停止している間に空燃比センサ３４の予熱を行う。具体的には、ＳＯＣ検出手段５１の検出結果が、上記第１残容量よりも高い所定の第２残容量以下になると、空燃比センサ３４に設けられているヒータ（図示なし）に通電して空燃比センサ３４の予熱を開始する。そして好ましくは、バッテリ１９の残容量が第１の残容量となる前に予熱が完了するようにする。
【００３６】
検出器予熱要否判定手段５４は、ＥＶ走行モード中でエンジン１３が停止されている間に、空燃比センサ３４の温度に基づいて空燃比センサ３４の予熱が必要か否かを判定する。
【００３７】
なお空燃比センサ３４はセラミック系材料で構成されることが多く、予熱時に被水により破損することが懸念される。このため、本実施形態では、エンジン１３に設けられた水温センサ３１の検出結果と空燃比センサ３４の温度に基づき、被水による空燃比の破損も考慮した上で、空燃比センサ３４の予熱可否の判定を行っている。
【００３８】
具体的には、水温センサ３１の温度（検出結果）が所定温度以上であれば予熱可能と判定され、所定温度よりも低ければ予熱不可と判定される。さらに空燃比センサ３４の温度が所定温度以上であれば予熱不要と判定され、所定温度よりも低ければ予熱必要と判定される。そして、この検出器予熱要否判定手段５４によって予熱可能且つ予熱必要と判定された場合に、検出器予熱手段５３による空燃比センサ３４の予熱が行われる。
【００３９】
また本実施形態では、水温センサ３１の温度に基づいて予熱可否を判定するようにしているが、予熱可否の判定方法は、特に限定されるものではない。例えば、エンジン始動時から停止までに与えた熱量とエンジン停止からの時間とで推定したエンジン１３の仮想温度に基づいて予熱可否の判定を行ってもよい。その際、供給熱量計算には、燃料噴射量の積分値や吸入空気量の積分値が使用される。
【００４０】
触媒暖機要否判定手段５５は、ＥＶ走行モードで車両１０が走行しておりエンジン１３が停止している間に、排気浄化触媒３３の暖機が必要か否か（暖機の要否）の判定を行う。この暖機の要否は、例えば、エンジン１３に設けられた水温センサ３１の検出結果に基づいて判定される。すなわち水温センサ３１の検出結果から推定される排気浄化触媒３３の温度に基づいて暖機の要否が判定される。
【００４１】
触媒暖機要否判定手段５５によって暖機が不要と判定された場合には、エンジン制御手段５２は、エンジン１３を始動後直ちに、任意の回転数及び負荷でエンジンを作動させて発電機を駆動させて発電する（発電モード）。一方、触媒暖機要否判定手段５５によって暖機が必要と判定された場合には、エンジン制御手段５２が、エンジン１３の始動後一定期間、暖機に必要な最低限の回転数及び負荷でエンジン１３を作動させる（暖機モード）。これにより排ガスの排出量を抑えつつ早期に排気浄化触媒３３を活性化させている。
【００４２】
なお本実施形態では、水温センサ３１の検出結果に基づいて排気浄化触媒３３の暖機要否を判定するようにしているが、暖機要否の判定方法は、特に限定されるものではない。例えば、エンジン１３の前回の始動から停止までの間の供給熱量とエンジン停止からの時間とに基づいて暖機要否の判定を行うようにしてもよい。その際、供給熱量演算には、始動時からの燃料噴射量積分値や吸入吸気量積分値を使用できる。
【００４３】
例えば、燃料噴射量積分値に基づく場合、例えば、エンジン１３の点火タイミングにより燃料噴射量積分値を適宜補正するようにしてもよい。これにより暖機の要否をより正確に判定することができる。
【００４４】
次に、図３のグラフを参照して、本実施形態に係るエンジン始動制御装置５０によるエンジン１３の始動制御の一例、特に、走行モードの切り替え時におけるエンジン１３の始動制御の一例について説明する。
【００４５】
図３に示すように、時間Ｔ０で車両の走行が開始され、車両がＥＶ走行モードで走行しておりエンジン１３の回転数が０であると、バッテリ１９の残容量は徐々に減少する（Ｔ０〜Ｔ２）。バッテリ１９の残容量が第１残容量（ＳＯＣ１）以下になると（Ｔ２）、エンジン１３が始動されて走行モードがＥＶ走行モードからシリーズ走行モードに切り替わる。またバッテリ１９の残容量が第１残容量（ＳＯＣ１）よりも小さくなるまでの間に（Ｔ０〜Ｔ２）、排気浄化触媒３３の温度に基づいて排気浄化触媒３３の暖機（ウォームアップ）が必要と判定されると、排気浄化触媒３３の暖機を行う暖機モードでエンジン１３が一定期間作動され（Ｔ２〜Ｔ３）、暖機モードから発電モードに切り替えられる。
【００４６】
その後、車両１０がシリーズ走行モード（発電モード）で走行することで、バッテリ１９の残容量は徐々に増加し、バッテリ１９の残容量が第２残容量（ＳＯＣ２）よりも大きい第３の残容量（ＳＯＣ３）に達した時点でエンジン１３が停止される（Ｔ４）。すなわちこの時点で走行モードがシリーズ走行モードからＥＶ走行モードに切り替わる。
【００４７】
車両１０が再びＥＶ走行モードで走行することで、バッテリ１９の残容量は徐々に減少する（Ｔ４〜Ｔ６）。その間にバッテリ１９の残容量が第２残容量（ＳＯＣ２）よりも少なくなると（Ｔ５）、必要に応じて空燃比センサ３４のプリヒートが実施される（Ｔ５〜Ｔ６）。具体的には、バッテリ１９の残容量が第２残容量（ＳＯＣ２）よりも小さくなるまでの間に（Ｔ４〜Ｔ５）、水温センサ３１の検出結果及び空燃比センサ３４の温度に基づいて空燃比センサ３４の予熱が可能且つ必要と判定されると、その後のエンジン１３が停止している間に空燃比センサ３４のプリヒートが実施されることになる（Ｔ５〜Ｔ６）。
【００４８】
なおＴ１〜Ｔ２の期間においても、空燃比センサ３４の温度に基づいて空燃比センサ４の予熱は必要と判定されるが、予熱不可と判定されるため、その後の期間（Ｔ２〜Ｔ３）で空燃比センサ３４のプリヒートは実施されていない。この時点（Ｔ２）では、車両の走行が開始されてからエンジン１３が一度も始動されていないからである。すなわち、エンジン１３が冷えた状態で空燃比センサ３４だけ暖めてしまうと、空燃比センサ３４に水滴等が付着して破損する虞があるからである。
【００４９】
またバッテリ１９の残容量が第１残容量（ＳＯＣ１）よりも小さくなるまでの間に（Ｔ４〜Ｔ６）、排気浄化触媒３３の温度に基づいて排気浄化触媒３３の暖機が不要と判定されると、エンジン１３は、始動後直ちに発電モードで作動される（Ｔ６〜）。例えば、前回のエンジン１３の停止から今回のエンジン１３の始動までの期間が短い場合などは、排気浄化触媒３３の温度は比較的高く維持されているため、暖機は不要と判断される。
【００５０】
このように走行モードの切り替え時におけるエンジン１３の始動を適宜制御することで、排ガス排出量悪化を抑制した上で、ＥＶ走行モードからシリーズ走行モードへの切り替えをスムーズに行うことができる。
【００５１】
次に図４のフローチャートを参照して、本実施形態のエンジン始動制御装置５０によるエンジン１３の始動制御の一例についてさらに説明する。
【００５２】
車両１０がＥＶ走行モードで走行中、つまりエンジン１３が停止している間に、検出器予熱要否判定手段５４によって空燃比センサ３４の予熱（プリヒート）の要否判定が行われる（ステップＳ１）。プリヒートが可能且つ必要と判定された場合にはプリヒート判定フラグが設定され（Ｆａ＝１）、プリヒートが不可又は不要と判定された場合にはプリヒート判定フラグは設定されない（Ｆａ＝０）。
【００５３】
また触媒暖機要否判定手段５５によって排気浄化触媒３３の暖機（ウォーミングアップ）が必要であるか否か（暖機の要否）が判定される（ステップＳ２）。排気浄化触媒３３の温度が低くウォーミングアップが必要と判定された場合には暖機判定フラグが設定され（Ｆｂ＝１）、ウォーミングアップが不要と判定された場合には暖機判定フラグは設定されない（Ｆｂ＝０）。
【００５４】
さらにＳＯＣ検出手段５１によってバッテリ１９の残容量（ＳＯＣ）が、第２残容量（ＳＯＣ２）よりも少ないか否かが判定される。なお第２残容量（ＳＯＣ２）は、上述したようにエンジン制御手段５２によってエンジン１３が始動される第１残容量（ＳＯＣ１）よりも所定値αだけ大きい値であり、下記式（１）で表される。
ＳＯＣ２＝ＳＯＣ１＋所定値α （１）
【００５５】
ここでバッテリ１９の残容量が第２残量（ＳＯＣ２）以上であれば（ステップＳ３：Ｎｏ）、ステップＳ１に戻り、バッテリ１９の残容量が第２残容量（ＳＯＣ２）よりも少なくなるまで、ステップＳ１〜ステップＳ３が繰り返される。一方、バッテリ１９の残容量が第２残容量（ＳＯＣ２）よりも少ない場合には（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ステップＳ４に進む。
【００５６】
ステップＳ４では、ステップＳ１でプリヒート判定フラグが設定されたか否か、すなわちＦａ＝１であるかＦａ＝０であるかが判定される。Ｆａ＝１である場合、つまり検出器予熱要否判定手段５４によって空燃比センサ３４のプリヒートが可能且つ必要と判定されている場合には（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、ステップＳ５で検出器予熱手段５３によって空燃比センサ３４のプリヒートが開始された後、ステップＳ６に進む。一方、ステップＳ４でＦａ＝０である場合には（ステップＳ４：Ｎｏ）、空燃比センサ３４のプリヒートが開始されることなくステップＳ６に進む。
【００５７】
そして、ＳＯＣ検出手段５１によってバッテリ１９の残容量が第１残容量（ＳＯＣ１）以下であることが検出されると（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、エンジン制御手段５２によってエンジン１３が始動される。なお空燃比センサ３４のプリヒートはこの時点で終了される。エンジン１３の始動手順としては、まずステップＳ７で、暖機判定フラグが設定されているか否か、つまりＦｂ＝１であるかＦｂ＝０であるかが判定される。ステップＳ２で触媒暖機要否判定手段５５によって排気浄化触媒３３の暖機が必要と判定されてＦｂ＝１である場合には（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、触媒ウォーミングアップ用（暖機モード用）のエンジン回転数、エンジン出力が決定され、その後、この暖機モード用の設定でエンジン１３が始動される（ステップＳ９）。その後、排気浄化触媒３３の温度が所定温度を越えると（ステップ１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１で発電モード用のエンジン回転数、エンジン出力が決定されて、発電モードでエンジン１３が制御される（ステップＳ１２）。すなわちエンジン１３の制御が暖機モードから発電モードに切り替えられて、走行モードの切り替え時におけるエンジン１３の始動制御が終了する。
【００５８】
このように本実施形態に係るエンジン始動制御装置５０によれば、走行モードが切り替わる際、エンジン１３が停止されている間に、必要に応じて空燃比センサ３４のプリヒートが実施される。したがって、エンジン１３を始動後、排ガスの大幅な悪化無しに、任意の運転点に移行させることができ、走行モードの切り替えをスムーズに行うことができる。また本実施形態では、走行モードが切り替わる際、排気浄化触媒３３の暖機の要否判定が行われるようにしているため、エンジン１３の始動時における排気ガス悪化を防止することができる。
【００５９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。本発明は、その目的を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。
【００６０】
例えば、上述の実施形態では、検出器予熱要否判定手段５４及び触媒暖機要否判定手段５５が、水温センサ３１の検出結果に基づいて各要否判定を行っているが、例えば、エンジン１３の停止後時間に基づいて各要否判定を行うようにしてもよい。エンジン１３の停止後時間からも空燃比センサ３４の予熱可否及び排気浄化触媒の暖機要否を判断することができる。このため、エンジン１３の停止後時間によっても、空燃比センサの予熱及び排気浄化触媒の暖機の要否を判定することができる。
【００６１】
また上述の実施形態では、検出器予熱要否判定手段５４によって空燃比センサ３４の予熱が可能且つ必要と判定された場合に、検出器予熱手段５３によって空燃比センサ３４の予熱が行われるようにしたが、検出器予熱要否判定手段５４は必ずしも設けられていなくてもよい。例えば、ＳＯＣ検出手段５１によってバッテリ１９の残容量が第２残容量（ＳＯＣ２）以下になると、検出器予熱手段５３によって常に空燃比センサ３４の暖機が開始されるようにしてもよい。
【００６２】
同様に、触媒暖機要否判定手段５５は必ずしも設けられていなくてもよく、例えば、ＳＯＣ検出手段５１によってバッテリ１９の残容量が第１残容量（ＳＯＣ１）以下になると、エンジン制御手段５２によってエンジン１３が常に暖機モードで始動されるようにしてもよい。
【００６３】
また例えば、上述の実施形態では、ＥＶ走行モードとシリーズ走行モードとの切り替え時を一例として本発明を説明したが、本発明は、ＥＶ走行モードとパラレル走行モードとの切り替え時にも、勿論、適用することができるものである。
【００６４】
また上述の実施形態では、一つの制御装置５０によってモータ１１，１２とエンジン１３とのそれぞれが制御されるようになっているが、制御装置５０の構成は特に限定されるものではない。例えば、制御装置５０は、モータ１１，１２を制御するモータ制御部と、エンジン１３を制御するエンジン制御部とをそれぞれ独立して備え、これらモータ制御部とエンジン制御部とが相互に通信可能に構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０ 車両
１１，１２ モータ
１３ エンジン
１９ バッテリ
２９ 吸気管
３０ 吸気量センサ
３１ 水温センサ
３２ 排気管
３３ 排気浄化触媒
３４ 空燃比センサ
５０ エンジン始動制御装置（内燃機関始動制御装置）
５１ ＳＯＣ検出手段（残容量検出手段）
５２ エンジン制御手段（内燃機関制御手段）
５３ 検出器予熱手段
５４ 検出器予熱要否判定手段
５５ 触媒暖機要否判定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動源としてモータとエンジン（内燃機関）とを備えたハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、モータとエンジンとを組み合わせて車両の駆動力を得るようにしたハイブリッド車両が開発され、実用化が進んでいる。また近年、モータに給電を行うバッテリが外部の商用電源で充電可能なプラグインハイブリッド車両の開発、実用化も進んでいる。
【０００３】
プラグインハイブリッド車両では、モータのみを動力源として駆動輪を駆動させるＥＶ走行モードと、モータを動力源とすると共にエンジンをモータの電力供給源（発電機）として用いるシリーズ走行モード、或いはエンジンとモータとの両方を動力源とするパラレル走行モードと、が運転状況に応じて切り替わるようになっているものがある。これにより、燃料消費量を著しく抑制することができる。
【０００４】
このようなハイブリッド車両では、ＥＶ走行モード中にバッテリの充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）に応じて、すなわちバッテリの残容量が少なくなると、走行モードがＥＶモードからＨＶ走行モード（シリーズ走行モード）に切り替わりバッテリの充電が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０８３３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、エンジンが排気通路に設けられる空燃比センサ（空燃比検出器）の検出結果に基づいてフィードバック制御されるものである場合、エンジンの冷態始動時には、空燃比センサを暖めて活性化させる時間を確保する必要がある。空燃比センサの温度が低く活性化されていない状態では空燃比を正確に検出することができず、フィードバック制御を実施できないからである。
【０００７】
ハイブリッド車両に搭載されているエンジンも同様であり、上述のようにバッテリの残容量が少なくなってエンジンが冷態始動される際にも、空燃比センサを暖めて活性化させる必要がある。
【０００８】
しかしながら、ハイブリッド車両におけるＥＶ走行モードからシリーズ走行モード或いはパラレル走行モードへの切り替え時における空燃比センサの活性化は考慮されていないのが現状である。このため、ＥＶ走行モードからシリーズ走行モード等への切り替えがスムーズに行われない虞がある。例えば、バッテリの残容量がエンジンを始動すべき所定値まで低下した際に、その時点から空燃比センサの活性化が開始されると、実際にエンジンが始動（フィードバック制御）されるまでにタイムラグが生じてしまうことになる。このようなタイムラグは極力少ないことが好ましく、ＥＶ走行モードからシリーズ走行モード等への切り替えはスムーズに行われることが望ましい。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、適切なタイミングでエンジンを始動させることができ、走行モードの切り替えをスムーズに行うことができるハイブリッド車両の内燃機関始動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】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、駆動用モータと、内燃機関とを有すると共に、前記駆動用モータに電力を供給するバッテリの残容量を検出する残容量検出手段と、前記内燃機関の排気通路に設けられる空燃比検出器の検出結果に基づいて前記内燃機関の稼働をフィードバック制御する内燃機関制御手段とを備えるハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置であって、前記残容量が所定の第１残容量よりも高い所定の第２残容量以下になると前記空燃比検出器の予熱を開始し、その後で前記第１残容量以下となると前記内燃機関を始動させることを特徴とするハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置にある。
【００１１】
かかる本発明の第１の態様では、内燃機関（エンジン）を始動させる前に、空燃比検出器（空燃比センサ）の予熱（プリヒート）が実施されるため、エンジンを適切なタイミングで始動させることができ、走行モードの切り替えをスムーズに行うことができる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、前記内燃機関の停止時に前記空燃比検出器の予熱要否の判定を行う検出器予熱要否判定手段をさらに備え、前記検出器予熱要否判定手段は、前記内燃機関を冷却する冷却水の温度に基づいて前記空燃比検出器の予熱要否の判定を行うことを特徴とする第１の態様のハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置にある。
【００１３】
かかる第２の態様では、空燃比検出器の予熱の要否をより正確に判定することができる。
【００１４】
本発明の第３の態様は、前記検出器予熱要否判定手段は、前記内燃機関に始動時から与えた供給熱量の積分値に基づいて前記空燃比検出器の予熱要否の判定を行うことを特徴とする第２の態様のハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置にある。
【００１５】
かかる第３の態様では、空燃比検出器の予熱の要否の判定を更に正確に判定することができる。
【００１６】
本発明の第４の態様は、前記内燃機関の稼働により駆動されて発電する発電機と、前記排気通路に設けられる排気浄化触媒と、前記内燃機関の停止時に前記排気浄化触媒の暖機要否の判定を行う触媒暖機要否判定手段と、をさらに備え、前記内燃機関制御手段は、少なくとも前記排気浄化触媒を暖機するために前記内燃機関を稼働させる暖機モードと、該内燃機関の出力にて前記発電機を駆動する発電モードと、により前記内燃機関を制御し、前記触媒暖機要否判定手段の判定結果が要判定である場合には、前記暖機モードで前記内燃機関を始動させた後に前記発電モードで前記内燃機関を稼働させることを特徴とする第１〜３の何れか一つの態様のハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置にある。
【００１７】
かかる第４の態様では、必要に応じて排気浄化触媒を暖機して活性化させることで、排ガスを良好に浄化することができる。またエンジンの無駄な始動を回避して燃費を向上させることもできる。
【００１８】
本発明の第５の態様は、前記触媒暖機要否判定手段は、前記内燃機関を冷却する冷却水の温度、又は前記内燃機関の前回の始動から停止までの間の供給熱量の積分値に基づいて前記排気浄化触媒の暖機要否の判定を行うことを特徴とする第４の態様のハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置にある。
【００１９】
かかる第５の態様では、排気浄化触媒の暖機の要否を比較的容易且つ正確に判定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
かかる本発明では、走行モードを切り替える際に、エンジンを適切なタイミングで始動させることができる。したがって、走行モードの切り替えをスムーズに行うことができる。具体的には、モータのみを作動させるＥＶ走行モードと、モータと共にエンジン（内燃機関）を作動させるシリーズ走行モード又はパラレル走行モードとをスムーズに切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】エンジンの始動制御の一例を説明する各種グラフである。
【図４】本発明の一実施形態に係るエンジン制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態に係るハイブリッド車両（以下、単に「車両」ともいう）１０は、いわゆるプラグインハイブリッド車両であり、フロントモータ１１及びリアモータ１２と、エンジン１３とを、走行用の駆動源として備えている。フロントモータ１１の駆動力は前駆動伝達機構１４を介して前輪１５に伝達される。リアモータ１２の駆動力は後駆動伝達機構１６を介して後輪１７に伝達される。フロントモータ１１には、フロント（Ｆｒ）モータインバータ１８を介してバッテリ１９が接続されており、リアモータ１２には、リア（Ｒｅ）モータインバータ２０を介してバッテリ１９が接続されている。そして乗員のペダル操作に応じた電力が、バッテリ１９からこれらインバータ１８，２０を介して各モータ１１，１２に供給される。
【００２４】
バッテリ１９には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１を介して補機類を駆動するサブバッテリ（１２Ｖバッテリ）２２が接続されている。またバッテリ１９には車載充電器２３が接続されており、外部の商用電源を接続することでバッテリ１９を充電することができる。
【００２５】
エンジン１３は、燃料タンク２４から供給される燃料が燃焼されることにより駆動される。このエンジン１３には出力系２５を介してジェネレータ２６に接続されている。ジェネレータ２６は、ジェネレータインバータ２７を介してバッテリ１９（及びフロントモータ１１）に接続されている。また出力系２５は、ジェネレータ２６に接続される一方で、クラッチ２８を介して前駆動伝達機構１４にも接続されている。
【００２６】
そして車両１０の運転状態に応じてエンジン１３が始動されると、エンジン１３の駆動力が出力系２５を介してまずはジェネレータ２６に伝達されるようになっている。ジェネレータ２６は、エンジン１３の駆動力により作動し、ジェネレータ２６で発電された電力が、フロントモータ１１及びバッテリ１９に適宜供給される。また車両１０の運転状態に応じてクラッチ２８が接続されると、エンジン１３の駆動力が前駆動伝達機構１４を介して前輪１５にも伝達されるようになっている。
【００２７】
また車両１０には、各種装置を総括的に制御する制御装置５０（図２参照）を備えている。例えば、制御装置５０には、エンジン１３の運転状態を検出するための各種センサ等が接続されている。本実施形態では、吸気管２９には吸気量を測定する吸気量測定手段としての吸気量センサ（エアフローセンサ）３０が設けられ、エンジン１３には冷却水の温度を検出する水温センサ３１が設けられ、排気管３２の排気浄化触媒３３よりも上流側には、排気の空燃比（酸素濃度）を検出する空燃比センサ（ＬＡＦＳ）３４が設けられている。なお空燃比センサ３４には、図示しないが、ヒータとそのヒータの抵抗から温度を推定できる検出器が設けられている。そして制御装置５０は、これら吸気量センサ３０、水温センサ３１、空燃比センサ３４等の各種センサからの検出信号に基づいてエンジン１３の運転状態を制御している。
【００２８】
そして、本実施形態に係る車両１０は、このような制御装置５０によってモータ１１，１２及びエンジン１３が制御されることで、車両１０の走行状態に応じて、走行モードが適宜切り替えられるようになっている。本実施形態では、車両１０の走行状態に応じて、モータ１１，１２を駆動源とするＥＶ走行モードと、エンジン１３をモータ１１，１２の電力供給源として用いるシリーズ走行モードとが適宜切り替えられるようになっている。
【００２９】
ところでエンジン１３は、空燃比センサ３４の検出結果に基づいて排気空燃比が目標空燃比となるように、基本的にはフィードバック制御されている。しかしながら、空燃比センサ３４が活性化されていない場合には、排気空燃比を正確に検出することができないため、最適なフィードバック制御を実行できないことがある。このことに起因して、エンジン１３が停止されているＥＶ走行モードからエンジン１３を駆動させるシリーズ走行モードへの切り替えがスムーズに行われない虞がある。
【００３０】
そこで本願発明では、バッテリ１９の残容量（充電状態：ＳＯＣ）に基づいて所定のタイミングでエンジン１３を始動させると共に、バッテリ１９の残容量に基づいて空燃比センサ３４を予熱（プリヒート）してエンジン１３が停止されている間に活性化させるようにした。これにより、エンジン１３の始動後直ちに、空燃比フィードバックを開始することができ、排ガスを悪化させずに、エンジン負荷を変更することが可能となり、ＥＶ走行モードからシリーズ走行モードへのスムーズな切り替えを行うことができる。
【００３１】
さらに本実施形態では、走行モードがＥＶ走行モードからシリーズ走行モードに切り替わる際に、必要に応じて排気浄化触媒３３の暖機を行うようにしている。これにより、エンジン１３の始動時の排気ガス悪化を防止している。
【００３２】
以下、このような本発明に係るエンジン１３の制御について説明する。図２に示すように、本実施形態に係るエンジン始動制御装置（内燃機関始動制御装置）５０は、ＳＯＣ検出手段（残容量検出手段）５１と、エンジン制御手段（内燃機関制御手段）５２と、検出器予熱手段５３と、検出器予熱要否判定手段５４と、触媒暖機要否判定手段５５と、を備える。
【００３３】
ＳＯＣ検出手段５１は、バッテリ１９の残容量（ＳＯＣ）を検出する。バッテリ１９には、図示しないが、例えば、電圧センサや電流センサ等であるバッテリセンサが設けられており、ＳＯＣ検出手段５１は、このバッテリセンサからの情報に基づいて、バッテリ１９の残容量を検出（演算）する。
【００３４】
エンジン制御手段５２は、エンジン１３の作動を適宜制御する。例えば、ＳＯＣ検出手段５１の検出結果に基づいてエンジン１３の始動及び停止を制御している。具体的には、エンジン制御手段５２は、ＳＯＣ検出手段５１によってバッテリ１９の残容量が所定の第１残容量以下になったことが検出されると、エンジン１３を始動させ、走行モードをＥＶ走行モードからシリーズ走行モードに切り替える。またその後バッテリ１９の残容量が所定量以上まで回復するとエンジン１３を停止させ、走行モードを再びＥＶ走行モードに切り替える。
【００３５】
検出器予熱手段５３は、ＳＯＣ検出手段５１の検出結果に基づいてエンジン１３の停止時に空燃比センサ３４の予熱（プリヒート）を行う。すなわち検出器予熱手段５３は、走行モードがＥＶ走行モードからシリーズ走行モードに切り替えられる際、ＥＶ走行モードでエンジン１３が停止している間に空燃比センサ３４の予熱を行う。具体的には、ＳＯＣ検出手段５１の検出結果が、上記第１残容量よりも高い所定の第２残容量以下になると、空燃比センサ３４に設けられているヒータ（図示なし）に通電して空燃比センサ３４の予熱を開始する。そして好ましくは、バッテリ１９の残容量が第１の残容量となる前に予熱が完了するようにする。
【００３６】
検出器予熱要否判定手段５４は、ＥＶ走行モード中でエンジン１３が停止されている間に、空燃比センサ３４の温度に基づいて空燃比センサ３４の予熱が必要か否かを判定する。
【００３７】
なお空燃比センサ３４はセラミック系材料で構成されることが多く、予熱時に被水により破損することが懸念される。このため、本実施形態では、エンジン１３に設けられた水温センサ３１の検出結果と空燃比センサ３４の温度に基づき、被水による空燃比の破損も考慮した上で、空燃比センサ３４の予熱可否の判定を行っている。
【００３８】
具体的には、水温センサ３１の温度（検出結果）が所定温度以上であれば予熱可能と判定され、所定温度よりも低ければ予熱不可と判定される。さらに空燃比センサ３４の温度が所定温度以上であれば予熱不要と判定され、所定温度よりも低ければ予熱必要と判定される。そして、この検出器予熱要否判定手段５４によって予熱可能且つ予熱必要と判定された場合に、検出器予熱手段５３による空燃比センサ３４の予熱が行われる。
【００３９】
また本実施形態では、水温センサ３１の温度に基づいて予熱可否を判定するようにしているが、予熱可否の判定方法は、特に限定されるものではない。例えば、エンジン始動時から停止までに与えた熱量とエンジン停止からの時間とで推定したエンジン１３の仮想温度に基づいて予熱可否の判定を行ってもよい。その際、供給熱量計算には、燃料噴射量の積分値や吸入空気量の積分値が使用される。
【００４０】
触媒暖機要否判定手段５５は、ＥＶ走行モードで車両１０が走行しておりエンジン１３が停止している間に、排気浄化触媒３３の暖機が必要か否か（暖機の要否）の判定を行う。この暖機の要否は、例えば、エンジン１３に設けられた水温センサ３１の検出結果に基づいて判定される。すなわち水温センサ３１の検出結果から推定される排気浄化触媒３３の温度に基づいて暖機の要否が判定される。
【００４１】
触媒暖機要否判定手段５５によって暖機が不要と判定された場合には、エンジン制御手段５２は、エンジン１３を始動後直ちに、任意の回転数及び負荷でエンジンを作動させて発電機を駆動させて発電する（発電モード）。一方、触媒暖機要否判定手段５５によって暖機が必要と判定された場合には、エンジン制御手段５２が、エンジン１３の始動後一定期間、暖機に必要な最低限の回転数及び負荷でエンジン１３を作動させる（暖機モード）。これにより排ガスの排出量を抑えつつ早期に排気浄化触媒３３を活性化させている。
【００４２】
なお本実施形態では、水温センサ３１の検出結果に基づいて排気浄化触媒３３の暖機要否を判定するようにしているが、暖機要否の判定方法は、特に限定されるものではない。例えば、エンジン１３の前回の始動から停止までの間の供給熱量とエンジン停止からの時間とに基づいて暖機要否の判定を行うようにしてもよい。その際、供給熱量演算には、始動時からの燃料噴射量積分値や吸入吸気量積分値を使用できる。
【００４３】
例えば、燃料噴射量積分値に基づく場合、例えば、エンジン１３の点火タイミングにより燃料噴射量積分値を適宜補正するようにしてもよい。これにより暖機の要否をより正確に判定することができる。
【００４４】
次に、図３のグラフを参照して、本実施形態に係るエンジン始動制御装置５０によるエンジン１３の始動制御の一例、特に、走行モードの切り替え時におけるエンジン１３の始動制御の一例について説明する。
【００４５】
図３に示すように、時間Ｔ０で車両の走行が開始され、車両がＥＶ走行モードで走行しておりエンジン１３の回転数が０であると、バッテリ１９の残容量は徐々に減少する（Ｔ０〜Ｔ２）。バッテリ１９の残容量が第１残容量（ＳＯＣ１）以下になると（Ｔ２）、エンジン１３が始動されて走行モードがＥＶ走行モードからシリーズ走行モードに切り替わる。またバッテリ１９の残容量が第１残容量（ＳＯＣ１）よりも小さくなるまでの間に（Ｔ０〜Ｔ２）、排気浄化触媒３３の温度に基づいて排気浄化触媒３３の暖機（ウォームアップ）が必要と判定されると、排気浄化触媒３３の暖機を行う暖機モードでエンジン１３が一定期間作動され（Ｔ２〜Ｔ３）、暖機モードから発電モードに切り替えられる。
【００４６】
その後、車両１０がシリーズ走行モード（発電モード）で走行することで、バッテリ１９の残容量は徐々に増加し、バッテリ１９の残容量が第２残容量（ＳＯＣ２）よりも大きい第３の残容量（ＳＯＣ３）に達した時点でエンジン１３が停止される（Ｔ４）。すなわちこの時点で走行モードがシリーズ走行モードからＥＶ走行モードに切り替わる。
【００４７】
車両１０が再びＥＶ走行モードで走行することで、バッテリ１９の残容量は徐々に減少する（Ｔ４〜Ｔ６）。その間にバッテリ１９の残容量が第２残容量（ＳＯＣ２）よりも少なくなると（Ｔ５）、必要に応じて空燃比センサ３４のプリヒートが実施される（Ｔ５〜Ｔ６）。具体的には、バッテリ１９の残容量が第２残容量（ＳＯＣ２）よりも小さくなるまでの間に（Ｔ４〜Ｔ５）、水温センサ３１の検出結果及び空燃比センサ３４の温度に基づいて空燃比センサ３４の予熱が可能且つ必要と判定されると、その後のエンジン１３が停止している間に空燃比センサ３４のプリヒートが実施されることになる（Ｔ５〜Ｔ６）。
【００４８】
なおＴ１〜Ｔ２の期間においても、空燃比センサ３４の温度に基づいて空燃比センサ４の予熱は必要と判定されるが、予熱不可と判定されるため、その後の期間（Ｔ２〜Ｔ３）で空燃比センサ３４のプリヒートは実施されていない。この時点（Ｔ２）では、車両の走行が開始されてからエンジン１３が一度も始動されていないからである。すなわち、エンジン１３が冷えた状態で空燃比センサ３４だけ暖めてしまうと、空燃比センサ３４に水滴等が付着して破損する虞があるからである。
【００４９】
またバッテリ１９の残容量が第１残容量（ＳＯＣ１）よりも小さくなるまでの間に（Ｔ４〜Ｔ６）、排気浄化触媒３３の温度に基づいて排気浄化触媒３３の暖機が不要と判定されると、エンジン１３は、始動後直ちに発電モードで作動される（Ｔ６〜）。例えば、前回のエンジン１３の停止から今回のエンジン１３の始動までの期間が短い場合などは、排気浄化触媒３３の温度は比較的高く維持されているため、暖機は不要と判断される。
【００５０】
このように走行モードの切り替え時におけるエンジン１３の始動を適宜制御することで、排ガス排出量悪化を抑制した上で、ＥＶ走行モードからシリーズ走行モードへの切り替えをスムーズに行うことができる。
【００５１】
次に図４のフローチャートを参照して、本実施形態のエンジン始動制御装置５０によるエンジン１３の始動制御の一例についてさらに説明する。
【００５２】
車両１０がＥＶ走行モードで走行中、つまりエンジン１３が停止している間に、検出器予熱要否判定手段５４によって空燃比センサ３４の予熱（プリヒート）の要否判定が行われる（ステップＳ１）。プリヒートが可能且つ必要と判定された場合にはプリヒート判定フラグが設定され（Ｆａ＝１）、プリヒートが不可又は不要と判定された場合にはプリヒート判定フラグは設定されない（Ｆａ＝０）。
【００５３】
また触媒暖機要否判定手段５５によって排気浄化触媒３３の暖機（ウォーミングアップ）が必要であるか否か（暖機の要否）が判定される（ステップＳ２）。排気浄化触媒３３の温度が低くウォーミングアップが必要と判定された場合には暖機判定フラグが設定され（Ｆｂ＝１）、ウォーミングアップが不要と判定された場合には暖機判定フラグは設定されない（Ｆｂ＝０）。
【００５４】
さらにＳＯＣ検出手段５１によってバッテリ１９の残容量（ＳＯＣ）が、第２残容量（ＳＯＣ２）よりも少ないか否かが判定される。なお第２残容量（ＳＯＣ２）は、上述したようにエンジン制御手段５２によってエンジン１３が始動される第１残容量（ＳＯＣ１）よりも所定値αだけ大きい値であり、下記式（１）で表される。
ＳＯＣ２＝ＳＯＣ１＋所定値α （１）
【００５５】
ここでバッテリ１９の残容量が第２残量（ＳＯＣ２）以上であれば（ステップＳ３：Ｎｏ）、ステップＳ１に戻り、バッテリ１９の残容量が第２残容量（ＳＯＣ２）よりも少なくなるまで、ステップＳ１〜ステップＳ３が繰り返される。一方、バッテリ１９の残容量が第２残容量（ＳＯＣ２）よりも少ない場合には（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ステップＳ４に進む。
【００５６】
ステップＳ４では、ステップＳ１でプリヒート判定フラグが設定されたか否か、すなわちＦａ＝１であるかＦａ＝０であるかが判定される。Ｆａ＝１である場合、つまり検出器予熱要否判定手段５４によって空燃比センサ３４のプリヒートが可能且つ必要と判定されている場合には（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、ステップＳ５で検出器予熱手段５３によって空燃比センサ３４のプリヒートが開始された後、ステップＳ６に進む。一方、ステップＳ４でＦａ＝０である場合には（ステップＳ４：Ｎｏ）、空燃比センサ３４のプリヒートが開始されることなくステップＳ６に進む。
【００５７】
そして、ＳＯＣ検出手段５１によってバッテリ１９の残容量が第１残容量（ＳＯＣ１）以下であることが検出されると（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、エンジン制御手段５２によってエンジン１３が始動される。なお空燃比センサ３４のプリヒートはこの時点で終了される。エンジン１３の始動手順としては、まずステップＳ７で、暖機判定フラグが設定されているか否か、つまりＦｂ＝１であるかＦｂ＝０であるかが判定される。ステップＳ２で触媒暖機要否判定手段５５によって排気浄化触媒３３の暖機が必要と判定されてＦｂ＝１である場合には（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、触媒ウォーミングアップ用（暖機モード用）のエンジン回転数、エンジン出力が決定され、その後、この暖機モード用の設定でエンジン１３が始動される（ステップＳ９）。その後、排気浄化触媒３３の温度が所定温度を越えると（ステップ１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１で発電モード用のエンジン回転数、エンジン出力が決定されて、発電モードでエンジン１３が制御される（ステップＳ１２）。すなわちエンジン１３の制御が暖機モードから発電モードに切り替えられて、走行モードの切り替え時におけるエンジン１３の始動制御が終了する。
【００５８】
このように本実施形態に係るエンジン始動制御装置５０によれば、走行モードが切り替わる際、エンジン１３が停止されている間に、必要に応じて空燃比センサ３４のプリヒートが実施される。したがって、エンジン１３を始動後、排ガスの大幅な悪化無しに、任意の運転点に移行させることができ、走行モードの切り替えをスムーズに行うことができる。また本実施形態では、走行モードが切り替わる際、排気浄化触媒３３の暖機の要否判定が行われるようにしているため、エンジン１３の始動時における排気ガス悪化を防止することができる。
【００５９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。本発明は、その目的を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。
【００６０】
例えば、上述の実施形態では、検出器予熱要否判定手段５４及び触媒暖機要否判定手段５５が、水温センサ３１の検出結果に基づいて各要否判定を行っているが、例えば、エンジン１３の停止後時間に基づいて各要否判定を行うようにしてもよい。エンジン１３の停止後時間からも空燃比センサ３４の予熱可否及び排気浄化触媒の暖機要否を判断することができる。このため、エンジン１３の停止後時間によっても、空燃比センサの予熱及び排気浄化触媒の暖機の要否を判定することができる。
【００６１】
また上述の実施形態では、検出器予熱要否判定手段５４によって空燃比センサ３４の予熱が可能且つ必要と判定された場合に、検出器予熱手段５３によって空燃比センサ３４の予熱が行われるようにしたが、検出器予熱要否判定手段５４は必ずしも設けられていなくてもよい。例えば、ＳＯＣ検出手段５１によってバッテリ１９の残容量が第２残容量（ＳＯＣ２）以下になると、検出器予熱手段５３によって常に空燃比センサ３４の暖機が開始されるようにしてもよい。
【００６２】
同様に、触媒暖機要否判定手段５５は必ずしも設けられていなくてもよく、例えば、ＳＯＣ検出手段５１によってバッテリ１９の残容量が第１残容量（ＳＯＣ１）以下になると、エンジン制御手段５２によってエンジン１３が常に暖機モードで始動されるようにしてもよい。
【００６３】
また例えば、上述の実施形態では、ＥＶ走行モードとシリーズ走行モードとの切り替え時を一例として本発明を説明したが、本発明は、ＥＶ走行モードとパラレル走行モードとの切り替え時にも、勿論、適用することができるものである。
【００６４】
また上述の実施形態では、一つの制御装置５０によってモータ１１，１２とエンジン１３とのそれぞれが制御されるようになっているが、制御装置５０の構成は特に限定されるものではない。例えば、制御装置５０は、モータ１１，１２を制御するモータ制御部と、エンジン１３を制御するエンジン制御部とをそれぞれ独立して備え、これらモータ制御部とエンジン制御部とが相互に通信可能に構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０ 車両
１１，１２ モータ
１３ エンジン
１９ バッテリ
２９ 吸気管
３０ 吸気量センサ
３１ 水温センサ
３２ 排気管
３３ 排気浄化触媒
３４ 空燃比センサ
５０ エンジン始動制御装置（内燃機関始動制御装置）
５１ ＳＯＣ検出手段（残容量検出手段）
５２ エンジン制御手段（内燃機関制御手段）
５３ 検出器予熱手段
５４ 検出器予熱要否判定手段
５５ 触媒暖機要否判定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動用モータと、内燃機関とを有すると共に、前記駆動用モータに電力を供給するバッテリの残容量を検出する残容量検出手段と、前記内燃機関の排気通路に設けられる空燃比検出器の検出結果に基づいて前記内燃機関の稼働をフィードバック制御する内燃機関制御手段とを備えるハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置であって、
前記残容量が所定の第１残容量よりも高い所定の第２残容量以下になると前記空燃比検出器の予熱を開始し、その後で前記第１残容量以下となると前記内燃機関を始動させる
ことを特徴とするハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の停止時に前記空燃比検出器の予熱要否の判定を行う検出器予熱要否判定手段をさらに備え、
前記検出器予熱要否判定手段は、前記内燃機関を冷却する冷却水の温度に基づいて前記空燃比検出器の予熱要否の判定を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置。
【請求項３】
前記検出器予熱要否判定手段は、前記内燃機関に始動時から与えた供給熱量の積分値に基づいて前記空燃比検出器の予熱要否の判定を行う
ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の稼働により駆動されて発電する発電機と、
前記排気通路に設けられる排気浄化触媒と、
前記内燃機関の停止時に前記排気浄化触媒の暖機要否の判定を行う触媒暖機要否判定手段と、をさらに備え、
前記内燃機関制御手段は、少なくとも前記排気浄化触媒を暖機するために前記内燃機関を稼働させる暖機モードと、該内燃機関の出力にて前記発電機を駆動する発電モードと、により前記内燃機関を制御し、
前記触媒暖機要否判定手段の判定結果が要判定である場合には、前記暖機モードで前記内燃機関を始動させた後に前記発電モードで前記内燃機関を稼働させる
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置。
【請求項５】
前記触媒暖機要否判定手段は、前記内燃機関を冷却する冷却水の温度、又は前記内燃機関の前回の始動から停止までの間の供給熱量の積分値に基づいて前記排気浄化触媒の暖機要否の判定を行う
ことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置。
【請求項１】
駆動用モータと、内燃機関とを有すると共に、前記駆動用モータに電力を供給するバッテリの残容量を検出する残容量検出手段と、前記内燃機関の排気通路に設けられる空燃比検出器の検出結果に基づいて前記内燃機関の稼働をフィードバック制御する内燃機関制御手段とを備えるハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置であって、
前記残容量が所定の第１残容量よりも高い所定の第２残容量以下になると前記空燃比検出器の予熱を開始し、その後で前記第１残容量以下となると前記内燃機関を始動させる
ことを特徴とするハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の停止時に前記空燃比検出器の予熱要否の判定を行う検出器予熱要否判定手段をさらに備え、
前記検出器予熱要否判定手段は、前記内燃機関を冷却する冷却水の温度に基づいて前記空燃比検出器の予熱要否の判定を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置。
【請求項３】
前記検出器予熱要否判定手段は、前記内燃機関に始動時から与えた供給熱量の積分値に基づいて前記空燃比検出器の予熱要否の判定を行う
ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の稼働により駆動されて発電する発電機と、
前記排気通路に設けられる排気浄化触媒と、
前記内燃機関の停止時に前記排気浄化触媒の暖機要否の判定を行う触媒暖機要否判定手段と、をさらに備え、
前記内燃機関制御手段は、少なくとも前記排気浄化触媒を暖機するために前記内燃機関を稼働させる暖機モードと、該内燃機関の出力にて前記発電機を駆動する発電モードと、により前記内燃機関を制御し、
前記触媒暖機要否判定手段の判定結果が要判定である場合には、前記暖機モードで前記内燃機関を始動させた後に前記発電モードで前記内燃機関を稼働させる
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置。
【請求項５】
前記触媒暖機要否判定手段は、前記内燃機関を冷却する冷却水の温度、又は前記内燃機関の前回の始動から停止までの間の供給熱量の積分値に基づいて前記排気浄化触媒の暖機要否の判定を行う
ことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の内燃機関始動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１３１２４０（Ｐ２０１２−１３１２４０Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８２３８３（Ｐ２０１０−２８２３８３）
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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