車両および車両の制御方法
【課題】ハイブリッド車両において、蓄電装置等の異常により回転電機が駆動できなくなった場合であっても、エンジンの始動を可能にする。
【解決手段】ハイブリッド車両１００は、蓄電装置１１０と、エンジン１６０と、モータジェネレータ１３０，１３５とを備える。モータジェネレータ１３０，１３５は、蓄電装置１１０からの電力を用いて駆動力を生成するとともに、駆動輪１５０の回転力を用いて発電が可能である。ＥＣＵ３００は、エンジン１６０およびモータジェネレータ１３０，１３５からの駆動力を協調的に制御して車両１００を走行させる。ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０からの電力を供給することができず、かつ、車速が予め定められた基準車速を上回る状態において、エンジン１６０の始動要求を受けた場合は、モータジェネレータ１３０において発電動作を行なわせてエンジン１６０の回転速度を上昇させエンジン１６０を始動する。
【解決手段】ハイブリッド車両１００は、蓄電装置１１０と、エンジン１６０と、モータジェネレータ１３０，１３５とを備える。モータジェネレータ１３０，１３５は、蓄電装置１１０からの電力を用いて駆動力を生成するとともに、駆動輪１５０の回転力を用いて発電が可能である。ＥＣＵ３００は、エンジン１６０およびモータジェネレータ１３０，１３５からの駆動力を協調的に制御して車両１００を走行させる。ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０からの電力を供給することができず、かつ、車速が予め定められた基準車速を上回る状態において、エンジン１６０の始動要求を受けた場合は、モータジェネレータ１３０において発電動作を行なわせてエンジン１６０の回転速度を上昇させエンジン１６０を始動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両および車両の制御方法に関し、より特定的には、ハイブリッド車両におけるエンジンの始動制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。そして、これらの車両に搭載される蓄電装置を発電効率の高い商用電源により充電する技術が提案されている。
【０００３】
このうち、ハイブリッド自動車は、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて回転電機により生成される駆動力と、内燃機関により生成される駆動力とを用いて走行する。そして、内燃機関の始動は、回転電機によりエンジンがクランキングされることによって行なわれる場合がある。
【０００４】
この場合、蓄電装置に異常等が発生し、回転電機の駆動ができなくなった場合には、エンジンの始動ができなくなってしまう。
【０００５】
特開平１０−２３４１０５号公報（特許文献１）は、ハイブリッド車両において、バッテリの故障によりモータジェネレータが駆動できなくなった場合に、モータジェネレータの３相を短絡させることにより発生される誘導起電力による磁界を利用してロータの回転を制動し、これによってエンジンの反力を受けることによって車両を発進させる技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２３４１０５号公報
【特許文献２】特許第３５３６６５８号公報
【特許文献３】特許第３６２２５０１号公報
【特許文献４】特許第４０３５８０５号公報
【特許文献５】特開２００７−０５５２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特開平１０−２３４１０５号公報（特許文献１）に開示される技術は、エンジンが起動状態において、車両を発進させる場合の制御に関するものであり、エンジンが始動されていることが前提とされている。
【０００８】
そして、特開平１０−２３４１０５号公報（特許文献１）においては、蓄電装置に異常等が発生し回転電機の駆動ができなくなった場合における、エンジンを始動する手法については開示されていない。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ハイブリッド車両において、蓄電装置等の異常により回転電機が駆動できなくなった場合であっても、エンジンの始動を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による車両は、蓄電装置と、内燃機関と、電動駆動部と、制御装置とを備える。電動駆動部は、蓄電装置からの電力を用いて車両の駆動力を生成するとともに、車両の駆動輪の回転力を用いて発電をすることができる。制御装置は、内燃機関からの駆動力と電動駆動部からの駆動力とを協調的に制御して車両を走行させる。そして、制御装置は、蓄電装置からの電力を用いて電動駆動部を駆動することができず、かつ、車速が予め定められた基準車速を上回る状態において、内燃機関の始動要求を受けた場合は、電動駆動部において発電動作を行なわせることによって内燃機関の回転速度を上昇させて内燃機関を始動する。
【００１１】
好ましくは、電動駆動部は、車両の駆動輪の回転力を用いて発電が可能な第１の回転電機と、蓄電装置からの電力を用いて車両の駆動力を生成することが可能な第２の回転電機とを含む。制御装置は、蓄電装置からの電力を用いて第１および第２の回転電機を駆動することができず、かつ、車速が基準車速を上回る状態において、始動要求を受けた場合は、第１の回転電機において発電動作を行なわせることによって内燃機関の回転速度を上昇させて内燃機関を始動する。
【００１２】
好ましくは、制御装置は、内燃機関を始動する際に、第１の回転電機により発電された電力を第２の回転電機によって消費させる。
【００１３】
好ましくは、制御装置は、内燃機関の回転速度が予め定められたしきい値を上回った場合に、燃料噴射を開始して内燃機関を始動する。
【００１４】
本発明による車両の制御方法は、蓄電装置と、内燃機関と、回転電機とを含み、内燃機関からの駆動力と回転電機からの駆動力とが協調的に制御されることにより走行する車両についての制御方法である。回転電機は、蓄電装置からの電力を用いて車両の駆動力を生成するとともに、車両の駆動輪の回転力を用いて発電が可能である。制御方法は、蓄電装置からの電力を用いて回転電機を駆動することができるか否かを判定するステップと、車速が予め定められた基準車速を上回るか否かを判定するステップと、蓄電装置からの電力を用いて回転電機を駆動することができず、かつ、車速が基準車速を上回る状態において、内燃機関の始動要求を受けた場合に、回転電機において発電動作を行なわせるステップと、内燃機関の回転速度が予め定められたしきい値を上回った場合に、燃料噴射を開始して内燃機関を始動するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ハイブリッド車両において、蓄電装置等の異常により回転電機が駆動できなくなった場合に、であっても、エンジンの始動を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態に従う車両の全体ブロック図である。
【図２】エンジン始動制御の概要を説明するための第１の図である。
【図３】エンジン始動制御の概要を説明するための第２の図である。
【図４】エンジン始動制御の概要を説明するための第３の図である。
【図５】エンジン始動制御の概要を説明するための第４の図である。
【図６】本実施の形態において、ＥＣＵで実行されるエンジン始動制御を説明するための機能ブロック図である。
【図７】本実施の形態において、ＥＣＵで実行されるエンジン始動制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１８】
図１は、本実施の形態に従う車両１００の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（System Main Relay：ＳＭＲ）１１５と、駆動装置であるＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、電動駆動部１２５と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、内燃機関であるエンジン１６０と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを備える。また、ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２，１２３と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。電動駆動部１２５は、モータジェネレータ１３０，１３５と、速度検出器１７０，１７５とを含む。
【００１９】
蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
【００２０】
蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介してＰＣＵ１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０，１３５で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。
【００２１】
ＳＭＲ１１５に含まれるリレーは、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０とを結ぶ電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ介挿される。そして、ＳＭＲ１１５は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。
【００２２】
コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。
【００２３】
インバータ１２２，１２３は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１に並列に接続される。インバータ１２２，１２３は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２にそれぞれ基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１３０，１３５をそれぞれ駆動する。
【００２４】
コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。
【００２５】
モータジェネレータ１３０，１３５は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
【００２６】
モータジェネレータ１３０，１３５の出力トルクは、減速機やプラネタリギヤに代表される動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０，１３５は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。
【００２７】
また、モータジェネレータ１３０，１３５は動力伝達ギヤ１４０を介してエンジン１６０とも結合される。そして、ＥＣＵ３００により、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１３０，１３５は、エンジン１６０の回転または駆動輪１５０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１１０を充電することができる。実施の形態１においては、モータジェネレータ１３５を専ら駆動輪１５０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１３０を専らエンジン１６０により駆動される発電機として用いるものとする。
【００２８】
モータジェネレータ１３０の出力軸は、動力伝達ギヤ１４０に含まれるプラネタリギヤ（図示せず）のサンギヤに結合される。モータジェネレータ１３５の出力軸は減速機を介してラネタリギヤのリングギヤに結合される。また、エンジン１６０の出力軸はプラネタリギヤのプラネタリキャリアに結合される。
【００２９】
なお、図１においては、モータジェネレータが２つ設けられる構成が例として示されるが、エンジン１６０によって発電が可能なモータジェネレータを備える構成であれば、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータが１つの場合、あるいは２つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。
【００３０】
モータジェネレータ１３０，１３５には、モータジェネレータ１３０，１３５の回転速度を検出するための速度検出器１７０，１７５がそれぞれ設けられる。そして、速度検出器１７０，１７５によって検出された回転速度ＭＲＮ１，ＭＲＮ２は、ＥＣＵ３００へ出力される。なお、速度検出器１７０，１７５に代えて、角度センサを設けることも可能であり、この場合には、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１３０，１３５の回転速度ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を、検出された回転角に基づいて演算により算出する。
【００３１】
車両１００は、さらに低電圧系（補機系）の構成として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８０と、補機負荷１９０と、補機バッテリ１９５と、を含む。
【００３２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１８０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１に接続され、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＤに基づいて、蓄電装置１１０から供給される直流電圧を降圧する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８０は、電力線ＰＬ３を介して、補機負荷１９０、補機バッテリ１９５、およびＥＣＵ３００などの車両全体の低電圧系に電力を供給する。
【００３３】
補機負荷１９０には、たとえばランプ類、ワイパー、ヒータ、オーディオ、ナビゲーションシステムなどが含まれる。
【００３４】
補機バッテリ１９５は、代表的には鉛蓄電池によって構成される。補機バッテリ１９５は、補機負荷１９０およびＥＣＵ３００に電源電圧を供給することが可能である。また、補機バッテリ１９５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８０からの電力により充電可能である。補機バッテリ１９５の出力電圧は、蓄電装置１１０の出力電圧よりも低く、たとえば１２Ｖ程度である。
【００３５】
ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００３６】
ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に備えられる電圧センサ，電流センサ（いずれも図示せず）からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ（State of Charge）を演算する。
【００３７】
ＥＣＵ３００は、エンジン１６０から、エンジン回転速度ＮＥを含むエンジン１６０の動作状態を含む情報を取得する。また、ＥＣＵ３００は、ユーザの操作によるエンジン１６０の始動要求信号ＳＴを取得する。ＥＣＵ３００は、これらの情報に基づいて制御信号ＤＲＶを生成し、エンジン１６０を制御する。
【００３８】
なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、ＰＣＵ１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。
【００３９】
このようなハイブリッド車両１００において、エンジン１６０を始動する場合には、蓄電装置１１０の電力によりモータジェネレータ１３０，１３５を駆動することによって、エンジン１６０をクランキングする場合がある。
【００４０】
ところが、たとえば蓄電装置１１０やＳＭＲ１１５に故障が発生し、モータジェネレータ１３０，１３５へ電力が供給できない状態となった場合には、蓄電装置１１０からの電力を用いてモータジェネレータ１３０，１３５を駆動してエンジン１６０を始動することができない。
【００４１】
特に、モータジェネレータ１３０，１３５からの駆動力のみを用いて走行する、いわゆるＥＶ（Electric Vehicle）走行を行なっている最中に、蓄電装置１１０やＳＭＲ１１５の故障により、蓄電装置１１０から電力が供給できない状態が発生した場合、モータジェネレータ１３０，１３５による駆動力を得ることはできない。また、エンジン１６０の駆動もできないため、惰性による走行ができなくなった時点で車両が停止してしまう。そうすると、退避走行ができないため、道路の真ん中で車両が立ち往生してしまうおそれがある。
【００４２】
また、蓄電装置１１０やＳＭＲ１１５には故障が発生していない場合に、たとえば、ＳＭＲ１１５を接続しないまま下り坂を惰性で走行し始めたようなときには、その状態でＳＭＲ１１５を接続すると、接続時にＳＭＲ１１５に大きな電流が流れてしまいＳＭＲ１１５の接点が溶着するおそれがあるので、ＳＭＲ１１５を接続することができない。そうすると、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０のいずれも車両駆動力を生成することができない。
【００４３】
そこで、本実施の形態においては、上述のようにモータジェネレータへの電力が供給できない場合であっても、惰性で走行しているときには、駆動輪からの回転力を用いてモータジェネレータによってエンジンの回転速度を上昇させることによって、エンジンの始動を行なうエンジン始動制御を行なう。
【００４４】
図２から図５の共線図を用いて、本実施の形態におけるエンジン始動制御の概要について説明する。上述のように、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０は、プラネタリギヤのサンギヤ、リングギヤ、およびプラネタリキャリアにそれぞれ結合される。
【００４５】
蓄電装置１１０からの電力の授受ができず、かつエンジン１６０が停止した状態で、惰性により車両１００が前進側に走行している場合を考える。この場合は、図２に示されるように、エンジン１６０の回転速度ＮＥはゼロであり、モータジェネレータ１３５（ＭＧ２）の回転速度ＭＲＮ２は正回転、そして、モータジェネレータ１３０（ＭＧ１）の回転速度ＭＲＮ１は負回転の状態で釣り合った状態となっている。
【００４６】
この状態から、図３に示すように、モータジェネレータ１３０に対して正トルクを与えるような制御信号ＰＷＩ１が、ＥＣＵ３００から供給される。すなわち、モータジェネレータ１３０に発電動作を行なわせる。これによって、モータジェネレータ１３０の回転速度は低下しゼロに近づく。
【００４７】
このとき、蓄電装置１１０への充電電力の供給ができないので、このままでは、モータジェネレータ１３０によって発電された電力によって、ＰＣＵ１２０に含まれる機器が過電圧となるおそれがある。そのため、モータジェネレータ１３０と同様に、モータジェネレータ１３５に正トルクを与えるような制御信号ＰＷＩ２が供給される。これによって、モータジェネレータ１３５によって、モータジェネレータ１３０によって発電された電力が消費され、エネルギバランスが維持される。
【００４８】
そうすると、図４のように、破線の直線Ｗ１０が、実線の直線Ｗ２０のように移行し、エンジン１６０の回転速度ＮＥが上昇する。そして、エンジン１６０が始動可能な回転速度まで回転速度ＮＥが上昇したところで、エンジン１６０のシリンダ内に燃料が噴射され、エンジン１６０が始動される。
【００４９】
エンジン１６０が始動されて自立運転状態となると、図５のように、モータジェネレータ１３０，１３５には、モータジェネレータ１３０による発電電力とモータジェネレータ１３５による消費電力がバランスするようにトルク指令値が設定され、その指令値に基づいた制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２がＥＣＵ３００から出力される。このようにすることによって、蓄電装置１１０からの電力の授受ができない状態であっても、発電電力と消費電力との収支が破綻することなく、また、モータジェネレータ１３０，１３５の回転速度を安定させながら、バッテリレス走行を行なうことが可能となる。
【００５０】
図６は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行されるエンジン始動制御を説明するための機能ブロック図である。図６の機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ３００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。
【００５１】
図１および図６を参照して、ＥＣＵ３００は、判定部３１０と、モータ制御部３２０と、エンジン制御部３３０とを含む。
【００５２】
判定部３１０は、ユーザ操作によるエンジン１６０の始動要求信号ＳＴと、蓄電装置１１０からの電力供給ができない異常が生じたことを示す故障信号ＦＬＲと、モータジェネレータ１３５の回転速度ＭＲＮ２とを受ける。ここで、故障信号ＦＬＲは、たとえば、蓄電装置１１０の電圧ＶＢ，電流ＩＢや、ＳＭＲ１１５の状態によって判定される信号である。
【００５３】
判定部３１０は、これらの情報に基づいて、蓄電装置１１０からの電力供給が不可能であり、かつ、その状態でユーザによりエンジン１６０の始動操作がされたか否かを判定する。さらに判定部３１０は、モータジェネレータ１３５の回転速度ＭＲＮ２に基づいて、車速が所定の速度以上であるか否かを判定する。
【００５４】
そして、判定部３１０は、上記の条件が成立した場合には、始動要求フラグＦＬＧをオンに設定して、モータ制御部３２０およびエンジン制御部３３０へ出力する。
【００５５】
モータ制御部３２０は、判定部３１０からの始動要求フラグＦＬＧ、およびモータジェネレータ１３０，１３５の回転速度ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を受ける。モータ制御部３２０は、始動要求フラグＦＬＧがオンに設定された場合には、エンジン１６０の回転速度ＮＥが始動可能な回転速度まで上昇し、かつ、モータジェネレータ１３０，１３５による電力収支がバランスするように、制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成してインバータ１２２，１２３を制御する。また、モータ制御部３２０は、エンジン１６０の始動後においては、ユーザの操作に基づいて、必要とされる駆動力を出力しつつ、モータジェネレータ１３０，１３５の電力収支をバランスさせるようにインバータ１２２，１２３を制御する。
【００５６】
エンジン制御部３３０は、判定部３１０からの始動要求フラグＦＬＧ、およびエンジン１６０の回転速度ＮＥを受ける。エンジン制御部３３０は、始動要求フラグＦＬＧがオンに設定され、モータジェネレータ１３０，１３５によってエンジン１６０の回転速度ＮＥが、始動可能な所定の回転速度に到達したことに応答して、燃料噴射量などの情報を含むエンジン１６０の制御信号ＤＲＶを出力し、エンジン１６０を始動させる。
【００５７】
エンジン１６０の始動が完了し自立運転が行なわれると、エンジン制御部３３０は、ユーザによるアクセルペダルの操作量などに基づいて、所望のトルクが出力されるようにエンジン１６０を制御する。
【００５８】
図７は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行されるエンジン始動制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図７に示されるフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部または全部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）で処理を実現することも可能である。
【００５９】
図１および図７を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、蓄電装置１１０からの電力供給が不能となる異常が生じているか否かを判定する。
【００６０】
蓄電装置１１０からの電力供給が不能となる異常が生じていない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、蓄電装置１１０からの電力を用いてモータジェネレータ１３０，１３５を駆動することもできるし、モータジェネレータ１３０を用いてエンジン１６０を始動することも可能である。そのため、本制御を実行する必要はないので、ＥＣＵ３００は処理を終了し、メインルーチンに処理を戻す。
【００６１】
蓄電装置１１０からの電力供給が不能となる異常が生じている場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１０に進められ、ＥＣＵ３００は、次にユーザによりエンジン１６０の始動要求がされているか（始動要求信号ＳＴがオンか）否かを判定する。
【００６２】
エンジン１６０の始動要求がされていない場合（始動要求信号ＳＴがオフの場合）（Ｓ１１０にてＮＯ）は、エンジン１６０を始動する必要はないので、ＥＣＵ３００は処理を終了し、メインルーチンに処理を戻す。
【００６３】
エンジン１６０の始動要求がされている場合（始動要求信号ＳＴがオフの場合）（Ｓ１１０にてＮＯ）は、処理がＳ１２０に進められ、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１３５の回転速度ＭＲＮ２が所定の基準速度α以上であるか否かを判定することによって、車速が基準車速以上であるか否かを判定する。
【００６４】
回転速度ＭＲＮ２が所定の基準速度αより小さい場合（Ｓ１２０にてＮＯ）は、モータジェネレータ１３０，１３５を制御しても、始動可能なエンジン回転速度までエンジン１６０の回転速度ＮＥを上昇させることができないため、ＥＣＵ３００は処理を終了し、メインルーチンに処理を戻す。
【００６５】
回転速度ＭＲＮ２が所定の基準速度α以上の場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、Ｓ１３０に処理が進められ、モータジェネレータ１３０により発電させつつ、その発電電力をモータジェネレータ１３５により消費して反力をキャンセルさせながら、エンジン１６０の回転速度ＮＥを上昇させる。そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１４０にて、エンジン１６０の回転速度ＮＥが、始動が可能なしきい値β以上まで上昇したか否かを判定する。
【００６６】
エンジン１６０の回転速度ＮＥがしきい値βより小さい場合（Ｓ１４０にてＮＯ）は、まだエンジン１６０の始動が行なえないので、ＥＣＵ３００は、メインルーチンの処理を戻して、回転速度ＮＥがしきい値βに到達するのを待つ。
【００６７】
そして、エンジン１６０の回転速度ＮＥがしきい値β以上となった場合（Ｓ１４０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１５０に進められ、ＥＣＵ３００は、エンジン１６０を始動させるとともに、モータジェネレータ１３０による発電電力とモータジェネレータ１３５による消費電力との電力収支がバランスするように、バッテリレス制御を開始する。
【００６８】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、ハイブリッド車両において、蓄電装置からの電力供給ができない状態であっても、所定の車速を有している場合には、エンジンの始動を行なうことが可能となる。これによって、ＥＶ走行実施中に、蓄電装置からの電力が途絶する異常が発生した場合であっても、エンジンを始動して退避走行をすることが可能となる。
【００６９】
なお、上述の説明においては、２つのモータジェネレータを有する構成を例にして説明したが、駆動輪の回転力を用いて発電を行ない、エンジンの回転速度を上昇させることができる構成であれば、１つまたは３つ以上のモータジェネレータを有する構成であってもよい。ただし、モータジェネレータが１つの場合には、モータジェネレータによる発電電力によって機器が過電圧となることを防止するために、この発電電力を消費または蓄える機器（たとえば、抵抗やキャパシタ）を追加的に備えたり、補機負荷を用いて消費したりする必要があることに注意すべきである。また、モータジェネレータとエンジンとを結合する構成についても、プラネタリギヤの各ギヤに結合する対象を異なる態様としたり、クラッチ等の摩擦係合要素を介して結合したりするなどの様々な構成を採用することも可能である。
【００７０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７１】
１００ 車両、１１０ 蓄電装置、１１５ ＳＭＲ、１２０ ＰＣＵ、１２１ コンバータ、１２２，１２３ インバータ、１２５ 電動駆動部、１３０，１３５ モータジェネレータ、１４０ 動力伝達ギヤ、１５０ 駆動輪、１６０ エンジン、１７０，１７５ 速度検出器、１８０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、１９０ 補機負荷、１９５ 補機バッテリ、３００ ＥＣＵ、３１０ 判定部、３２０ モータ制御部、３３０ エンジン制御部、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＮＬ１ 接地線、ＰＬ１〜ＰＬ３ 電力線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両および車両の制御方法に関し、より特定的には、ハイブリッド車両におけるエンジンの始動制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。そして、これらの車両に搭載される蓄電装置を発電効率の高い商用電源により充電する技術が提案されている。
【０００３】
このうち、ハイブリッド自動車は、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて回転電機により生成される駆動力と、内燃機関により生成される駆動力とを用いて走行する。そして、内燃機関の始動は、回転電機によりエンジンがクランキングされることによって行なわれる場合がある。
【０００４】
この場合、蓄電装置に異常等が発生し、回転電機の駆動ができなくなった場合には、エンジンの始動ができなくなってしまう。
【０００５】
特開平１０−２３４１０５号公報（特許文献１）は、ハイブリッド車両において、バッテリの故障によりモータジェネレータが駆動できなくなった場合に、モータジェネレータの３相を短絡させることにより発生される誘導起電力による磁界を利用してロータの回転を制動し、これによってエンジンの反力を受けることによって車両を発進させる技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２３４１０５号公報
【特許文献２】特許第３５３６６５８号公報
【特許文献３】特許第３６２２５０１号公報
【特許文献４】特許第４０３５８０５号公報
【特許文献５】特開２００７−０５５２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特開平１０−２３４１０５号公報（特許文献１）に開示される技術は、エンジンが起動状態において、車両を発進させる場合の制御に関するものであり、エンジンが始動されていることが前提とされている。
【０００８】
そして、特開平１０−２３４１０５号公報（特許文献１）においては、蓄電装置に異常等が発生し回転電機の駆動ができなくなった場合における、エンジンを始動する手法については開示されていない。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ハイブリッド車両において、蓄電装置等の異常により回転電機が駆動できなくなった場合であっても、エンジンの始動を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による車両は、蓄電装置と、内燃機関と、電動駆動部と、制御装置とを備える。電動駆動部は、蓄電装置からの電力を用いて車両の駆動力を生成するとともに、車両の駆動輪の回転力を用いて発電をすることができる。制御装置は、内燃機関からの駆動力と電動駆動部からの駆動力とを協調的に制御して車両を走行させる。そして、制御装置は、蓄電装置からの電力を用いて電動駆動部を駆動することができず、かつ、車速が予め定められた基準車速を上回る状態において、内燃機関の始動要求を受けた場合は、電動駆動部において発電動作を行なわせることによって内燃機関の回転速度を上昇させて内燃機関を始動する。
【００１１】
好ましくは、電動駆動部は、車両の駆動輪の回転力を用いて発電が可能な第１の回転電機と、蓄電装置からの電力を用いて車両の駆動力を生成することが可能な第２の回転電機とを含む。制御装置は、蓄電装置からの電力を用いて第１および第２の回転電機を駆動することができず、かつ、車速が基準車速を上回る状態において、始動要求を受けた場合は、第１の回転電機において発電動作を行なわせることによって内燃機関の回転速度を上昇させて内燃機関を始動する。
【００１２】
好ましくは、制御装置は、内燃機関を始動する際に、第１の回転電機により発電された電力を第２の回転電機によって消費させる。
【００１３】
好ましくは、制御装置は、内燃機関の回転速度が予め定められたしきい値を上回った場合に、燃料噴射を開始して内燃機関を始動する。
【００１４】
本発明による車両の制御方法は、蓄電装置と、内燃機関と、回転電機とを含み、内燃機関からの駆動力と回転電機からの駆動力とが協調的に制御されることにより走行する車両についての制御方法である。回転電機は、蓄電装置からの電力を用いて車両の駆動力を生成するとともに、車両の駆動輪の回転力を用いて発電が可能である。制御方法は、蓄電装置からの電力を用いて回転電機を駆動することができるか否かを判定するステップと、車速が予め定められた基準車速を上回るか否かを判定するステップと、蓄電装置からの電力を用いて回転電機を駆動することができず、かつ、車速が基準車速を上回る状態において、内燃機関の始動要求を受けた場合に、回転電機において発電動作を行なわせるステップと、内燃機関の回転速度が予め定められたしきい値を上回った場合に、燃料噴射を開始して内燃機関を始動するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ハイブリッド車両において、蓄電装置等の異常により回転電機が駆動できなくなった場合に、であっても、エンジンの始動を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態に従う車両の全体ブロック図である。
【図２】エンジン始動制御の概要を説明するための第１の図である。
【図３】エンジン始動制御の概要を説明するための第２の図である。
【図４】エンジン始動制御の概要を説明するための第３の図である。
【図５】エンジン始動制御の概要を説明するための第４の図である。
【図６】本実施の形態において、ＥＣＵで実行されるエンジン始動制御を説明するための機能ブロック図である。
【図７】本実施の形態において、ＥＣＵで実行されるエンジン始動制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１８】
図１は、本実施の形態に従う車両１００の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（System Main Relay：ＳＭＲ）１１５と、駆動装置であるＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、電動駆動部１２５と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、内燃機関であるエンジン１６０と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを備える。また、ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２，１２３と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。電動駆動部１２５は、モータジェネレータ１３０，１３５と、速度検出器１７０，１７５とを含む。
【００１９】
蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
【００２０】
蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１を介してＰＣＵ１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０，１３５で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。
【００２１】
ＳＭＲ１１５に含まれるリレーは、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０とを結ぶ電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１にそれぞれ介挿される。そして、ＳＭＲ１１５は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。
【００２２】
コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１と電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。
【００２３】
インバータ１２２，１２３は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１に並列に接続される。インバータ１２２，１２３は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２にそれぞれ基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１３０，１３５をそれぞれ駆動する。
【００２４】
コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ２および接地線ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。
【００２５】
モータジェネレータ１３０，１３５は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
【００２６】
モータジェネレータ１３０，１３５の出力トルクは、減速機やプラネタリギヤに代表される動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０，１３５は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。
【００２７】
また、モータジェネレータ１３０，１３５は動力伝達ギヤ１４０を介してエンジン１６０とも結合される。そして、ＥＣＵ３００により、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１３０，１３５は、エンジン１６０の回転または駆動輪１５０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１１０を充電することができる。実施の形態１においては、モータジェネレータ１３５を専ら駆動輪１５０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１３０を専らエンジン１６０により駆動される発電機として用いるものとする。
【００２８】
モータジェネレータ１３０の出力軸は、動力伝達ギヤ１４０に含まれるプラネタリギヤ（図示せず）のサンギヤに結合される。モータジェネレータ１３５の出力軸は減速機を介してラネタリギヤのリングギヤに結合される。また、エンジン１６０の出力軸はプラネタリギヤのプラネタリキャリアに結合される。
【００２９】
なお、図１においては、モータジェネレータが２つ設けられる構成が例として示されるが、エンジン１６０によって発電が可能なモータジェネレータを備える構成であれば、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータが１つの場合、あるいは２つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。
【００３０】
モータジェネレータ１３０，１３５には、モータジェネレータ１３０，１３５の回転速度を検出するための速度検出器１７０，１７５がそれぞれ設けられる。そして、速度検出器１７０，１７５によって検出された回転速度ＭＲＮ１，ＭＲＮ２は、ＥＣＵ３００へ出力される。なお、速度検出器１７０，１７５に代えて、角度センサを設けることも可能であり、この場合には、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１３０，１３５の回転速度ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を、検出された回転角に基づいて演算により算出する。
【００３１】
車両１００は、さらに低電圧系（補機系）の構成として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８０と、補機負荷１９０と、補機バッテリ１９５と、を含む。
【００３２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１８０は、電力線ＰＬ１および接地線ＮＬ１に接続され、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＤに基づいて、蓄電装置１１０から供給される直流電圧を降圧する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８０は、電力線ＰＬ３を介して、補機負荷１９０、補機バッテリ１９５、およびＥＣＵ３００などの車両全体の低電圧系に電力を供給する。
【００３３】
補機負荷１９０には、たとえばランプ類、ワイパー、ヒータ、オーディオ、ナビゲーションシステムなどが含まれる。
【００３４】
補機バッテリ１９５は、代表的には鉛蓄電池によって構成される。補機バッテリ１９５は、補機負荷１９０およびＥＣＵ３００に電源電圧を供給することが可能である。また、補機バッテリ１９５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８０からの電力により充電可能である。補機バッテリ１９５の出力電圧は、蓄電装置１１０の出力電圧よりも低く、たとえば１２Ｖ程度である。
【００３５】
ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
【００３６】
ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に備えられる電圧センサ，電流センサ（いずれも図示せず）からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ（State of Charge）を演算する。
【００３７】
ＥＣＵ３００は、エンジン１６０から、エンジン回転速度ＮＥを含むエンジン１６０の動作状態を含む情報を取得する。また、ＥＣＵ３００は、ユーザの操作によるエンジン１６０の始動要求信号ＳＴを取得する。ＥＣＵ３００は、これらの情報に基づいて制御信号ＤＲＶを生成し、エンジン１６０を制御する。
【００３８】
なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、ＰＣＵ１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。
【００３９】
このようなハイブリッド車両１００において、エンジン１６０を始動する場合には、蓄電装置１１０の電力によりモータジェネレータ１３０，１３５を駆動することによって、エンジン１６０をクランキングする場合がある。
【００４０】
ところが、たとえば蓄電装置１１０やＳＭＲ１１５に故障が発生し、モータジェネレータ１３０，１３５へ電力が供給できない状態となった場合には、蓄電装置１１０からの電力を用いてモータジェネレータ１３０，１３５を駆動してエンジン１６０を始動することができない。
【００４１】
特に、モータジェネレータ１３０，１３５からの駆動力のみを用いて走行する、いわゆるＥＶ（Electric Vehicle）走行を行なっている最中に、蓄電装置１１０やＳＭＲ１１５の故障により、蓄電装置１１０から電力が供給できない状態が発生した場合、モータジェネレータ１３０，１３５による駆動力を得ることはできない。また、エンジン１６０の駆動もできないため、惰性による走行ができなくなった時点で車両が停止してしまう。そうすると、退避走行ができないため、道路の真ん中で車両が立ち往生してしまうおそれがある。
【００４２】
また、蓄電装置１１０やＳＭＲ１１５には故障が発生していない場合に、たとえば、ＳＭＲ１１５を接続しないまま下り坂を惰性で走行し始めたようなときには、その状態でＳＭＲ１１５を接続すると、接続時にＳＭＲ１１５に大きな電流が流れてしまいＳＭＲ１１５の接点が溶着するおそれがあるので、ＳＭＲ１１５を接続することができない。そうすると、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０のいずれも車両駆動力を生成することができない。
【００４３】
そこで、本実施の形態においては、上述のようにモータジェネレータへの電力が供給できない場合であっても、惰性で走行しているときには、駆動輪からの回転力を用いてモータジェネレータによってエンジンの回転速度を上昇させることによって、エンジンの始動を行なうエンジン始動制御を行なう。
【００４４】
図２から図５の共線図を用いて、本実施の形態におけるエンジン始動制御の概要について説明する。上述のように、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０は、プラネタリギヤのサンギヤ、リングギヤ、およびプラネタリキャリアにそれぞれ結合される。
【００４５】
蓄電装置１１０からの電力の授受ができず、かつエンジン１６０が停止した状態で、惰性により車両１００が前進側に走行している場合を考える。この場合は、図２に示されるように、エンジン１６０の回転速度ＮＥはゼロであり、モータジェネレータ１３５（ＭＧ２）の回転速度ＭＲＮ２は正回転、そして、モータジェネレータ１３０（ＭＧ１）の回転速度ＭＲＮ１は負回転の状態で釣り合った状態となっている。
【００４６】
この状態から、図３に示すように、モータジェネレータ１３０に対して正トルクを与えるような制御信号ＰＷＩ１が、ＥＣＵ３００から供給される。すなわち、モータジェネレータ１３０に発電動作を行なわせる。これによって、モータジェネレータ１３０の回転速度は低下しゼロに近づく。
【００４７】
このとき、蓄電装置１１０への充電電力の供給ができないので、このままでは、モータジェネレータ１３０によって発電された電力によって、ＰＣＵ１２０に含まれる機器が過電圧となるおそれがある。そのため、モータジェネレータ１３０と同様に、モータジェネレータ１３５に正トルクを与えるような制御信号ＰＷＩ２が供給される。これによって、モータジェネレータ１３５によって、モータジェネレータ１３０によって発電された電力が消費され、エネルギバランスが維持される。
【００４８】
そうすると、図４のように、破線の直線Ｗ１０が、実線の直線Ｗ２０のように移行し、エンジン１６０の回転速度ＮＥが上昇する。そして、エンジン１６０が始動可能な回転速度まで回転速度ＮＥが上昇したところで、エンジン１６０のシリンダ内に燃料が噴射され、エンジン１６０が始動される。
【００４９】
エンジン１６０が始動されて自立運転状態となると、図５のように、モータジェネレータ１３０，１３５には、モータジェネレータ１３０による発電電力とモータジェネレータ１３５による消費電力がバランスするようにトルク指令値が設定され、その指令値に基づいた制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２がＥＣＵ３００から出力される。このようにすることによって、蓄電装置１１０からの電力の授受ができない状態であっても、発電電力と消費電力との収支が破綻することなく、また、モータジェネレータ１３０，１３５の回転速度を安定させながら、バッテリレス走行を行なうことが可能となる。
【００５０】
図６は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行されるエンジン始動制御を説明するための機能ブロック図である。図６の機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ３００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。
【００５１】
図１および図６を参照して、ＥＣＵ３００は、判定部３１０と、モータ制御部３２０と、エンジン制御部３３０とを含む。
【００５２】
判定部３１０は、ユーザ操作によるエンジン１６０の始動要求信号ＳＴと、蓄電装置１１０からの電力供給ができない異常が生じたことを示す故障信号ＦＬＲと、モータジェネレータ１３５の回転速度ＭＲＮ２とを受ける。ここで、故障信号ＦＬＲは、たとえば、蓄電装置１１０の電圧ＶＢ，電流ＩＢや、ＳＭＲ１１５の状態によって判定される信号である。
【００５３】
判定部３１０は、これらの情報に基づいて、蓄電装置１１０からの電力供給が不可能であり、かつ、その状態でユーザによりエンジン１６０の始動操作がされたか否かを判定する。さらに判定部３１０は、モータジェネレータ１３５の回転速度ＭＲＮ２に基づいて、車速が所定の速度以上であるか否かを判定する。
【００５４】
そして、判定部３１０は、上記の条件が成立した場合には、始動要求フラグＦＬＧをオンに設定して、モータ制御部３２０およびエンジン制御部３３０へ出力する。
【００５５】
モータ制御部３２０は、判定部３１０からの始動要求フラグＦＬＧ、およびモータジェネレータ１３０，１３５の回転速度ＭＲＮ１，ＭＲＮ２を受ける。モータ制御部３２０は、始動要求フラグＦＬＧがオンに設定された場合には、エンジン１６０の回転速度ＮＥが始動可能な回転速度まで上昇し、かつ、モータジェネレータ１３０，１３５による電力収支がバランスするように、制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成してインバータ１２２，１２３を制御する。また、モータ制御部３２０は、エンジン１６０の始動後においては、ユーザの操作に基づいて、必要とされる駆動力を出力しつつ、モータジェネレータ１３０，１３５の電力収支をバランスさせるようにインバータ１２２，１２３を制御する。
【００５６】
エンジン制御部３３０は、判定部３１０からの始動要求フラグＦＬＧ、およびエンジン１６０の回転速度ＮＥを受ける。エンジン制御部３３０は、始動要求フラグＦＬＧがオンに設定され、モータジェネレータ１３０，１３５によってエンジン１６０の回転速度ＮＥが、始動可能な所定の回転速度に到達したことに応答して、燃料噴射量などの情報を含むエンジン１６０の制御信号ＤＲＶを出力し、エンジン１６０を始動させる。
【００５７】
エンジン１６０の始動が完了し自立運転が行なわれると、エンジン制御部３３０は、ユーザによるアクセルペダルの操作量などに基づいて、所望のトルクが出力されるようにエンジン１６０を制御する。
【００５８】
図７は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行されるエンジン始動制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図７に示されるフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部または全部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）で処理を実現することも可能である。
【００５９】
図１および図７を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、蓄電装置１１０からの電力供給が不能となる異常が生じているか否かを判定する。
【００６０】
蓄電装置１１０からの電力供給が不能となる異常が生じていない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、蓄電装置１１０からの電力を用いてモータジェネレータ１３０，１３５を駆動することもできるし、モータジェネレータ１３０を用いてエンジン１６０を始動することも可能である。そのため、本制御を実行する必要はないので、ＥＣＵ３００は処理を終了し、メインルーチンに処理を戻す。
【００６１】
蓄電装置１１０からの電力供給が不能となる異常が生じている場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１０に進められ、ＥＣＵ３００は、次にユーザによりエンジン１６０の始動要求がされているか（始動要求信号ＳＴがオンか）否かを判定する。
【００６２】
エンジン１６０の始動要求がされていない場合（始動要求信号ＳＴがオフの場合）（Ｓ１１０にてＮＯ）は、エンジン１６０を始動する必要はないので、ＥＣＵ３００は処理を終了し、メインルーチンに処理を戻す。
【００６３】
エンジン１６０の始動要求がされている場合（始動要求信号ＳＴがオフの場合）（Ｓ１１０にてＮＯ）は、処理がＳ１２０に進められ、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１３５の回転速度ＭＲＮ２が所定の基準速度α以上であるか否かを判定することによって、車速が基準車速以上であるか否かを判定する。
【００６４】
回転速度ＭＲＮ２が所定の基準速度αより小さい場合（Ｓ１２０にてＮＯ）は、モータジェネレータ１３０，１３５を制御しても、始動可能なエンジン回転速度までエンジン１６０の回転速度ＮＥを上昇させることができないため、ＥＣＵ３００は処理を終了し、メインルーチンに処理を戻す。
【００６５】
回転速度ＭＲＮ２が所定の基準速度α以上の場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、Ｓ１３０に処理が進められ、モータジェネレータ１３０により発電させつつ、その発電電力をモータジェネレータ１３５により消費して反力をキャンセルさせながら、エンジン１６０の回転速度ＮＥを上昇させる。そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１４０にて、エンジン１６０の回転速度ＮＥが、始動が可能なしきい値β以上まで上昇したか否かを判定する。
【００６６】
エンジン１６０の回転速度ＮＥがしきい値βより小さい場合（Ｓ１４０にてＮＯ）は、まだエンジン１６０の始動が行なえないので、ＥＣＵ３００は、メインルーチンの処理を戻して、回転速度ＮＥがしきい値βに到達するのを待つ。
【００６７】
そして、エンジン１６０の回転速度ＮＥがしきい値β以上となった場合（Ｓ１４０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１５０に進められ、ＥＣＵ３００は、エンジン１６０を始動させるとともに、モータジェネレータ１３０による発電電力とモータジェネレータ１３５による消費電力との電力収支がバランスするように、バッテリレス制御を開始する。
【００６８】
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、ハイブリッド車両において、蓄電装置からの電力供給ができない状態であっても、所定の車速を有している場合には、エンジンの始動を行なうことが可能となる。これによって、ＥＶ走行実施中に、蓄電装置からの電力が途絶する異常が発生した場合であっても、エンジンを始動して退避走行をすることが可能となる。
【００６９】
なお、上述の説明においては、２つのモータジェネレータを有する構成を例にして説明したが、駆動輪の回転力を用いて発電を行ない、エンジンの回転速度を上昇させることができる構成であれば、１つまたは３つ以上のモータジェネレータを有する構成であってもよい。ただし、モータジェネレータが１つの場合には、モータジェネレータによる発電電力によって機器が過電圧となることを防止するために、この発電電力を消費または蓄える機器（たとえば、抵抗やキャパシタ）を追加的に備えたり、補機負荷を用いて消費したりする必要があることに注意すべきである。また、モータジェネレータとエンジンとを結合する構成についても、プラネタリギヤの各ギヤに結合する対象を異なる態様としたり、クラッチ等の摩擦係合要素を介して結合したりするなどの様々な構成を採用することも可能である。
【００７０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７１】
１００ 車両、１１０ 蓄電装置、１１５ ＳＭＲ、１２０ ＰＣＵ、１２１ コンバータ、１２２，１２３ インバータ、１２５ 電動駆動部、１３０，１３５ モータジェネレータ、１４０ 動力伝達ギヤ、１５０ 駆動輪、１６０ エンジン、１７０，１７５ 速度検出器、１８０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、１９０ 補機負荷、１９５ 補機バッテリ、３００ ＥＣＵ、３１０ 判定部、３２０ モータ制御部、３３０ エンジン制御部、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＮＬ１ 接地線、ＰＬ１〜ＰＬ３ 電力線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両であって、
蓄電装置と、
内燃機関と、
前記蓄電装置からの電力を用いて前記車両の駆動力を生成するとともに、前記車両の駆動輪の回転力を用いて発電が可能な電動駆動部と、
前記内燃機関からの駆動力と前記電動駆動部からの駆動力とを協調的に制御して前記車両を走行させるように構成された制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記蓄電装置からの電力を用いて前記電動駆動部を駆動することができず、かつ、車速が予め定められた基準車速を上回る状態において、前記内燃機関の始動要求を受けた場合は、前記電動駆動部において発電動作を行なわせることによって前記内燃機関の回転速度を上昇させて前記内燃機関を始動する、車両。
【請求項２】
前記電動駆動部は、
前記車両の駆動輪の回転力を用いて発電が可能な第１の回転電機と、
前記蓄電装置からの電力を用いて前記車両の駆動力を生成することが可能な第２の回転電機とを含み、
前記制御装置は、前記蓄電装置からの電力を用いて前記第１および第２の回転電機を駆動することができず、かつ、前記車速が前記基準車速を上回る状態において、前記始動要求を受けた場合は、前記第１の回転電機において発電動作を行なわせることによって前記内燃機関の回転速度を上昇させて前記内燃機関を始動する、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記制御装置は、前記内燃機関を始動する際に、前記第１の回転電機により発電された電力を前記第２の回転電機によって消費させる、請求項２に記載の車両。
【請求項４】
前記制御装置は、前記内燃機関の回転速度が予め定められたしきい値を上回った場合に、燃料噴射を開始して前記内燃機関を始動する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両。
【請求項５】
車両の制御方法であって、
前記車両は、
蓄電装置と、
内燃機関と、
前記蓄電装置からの電力を用いて前記車両の駆動力を生成するとともに、前記車両の駆動輪の回転力を用いて発電が可能な回転電機とを含み、
前記車両は、前記内燃機関からの駆動力と前記回転電機からの駆動力とが協調的に制御されることにより走行し、
前記制御方法は、
前記蓄電装置からの電力を用いて前記回転電機を駆動することができるか否かを判定するステップと、
車速が予め定められた基準車速を上回るか否かを判定するステップと、
前記蓄電装置からの電力を用いて前記回転電機を駆動することができず、かつ、前記車速が前記基準車速を上回る状態において、前記内燃機関の始動要求を受けた場合に、前記回転電機において発電動作を行なわせるステップと、
前記内燃機関の回転速度が予め定められたしきい値を上回った場合に、燃料噴射を開始して前記内燃機関を始動するステップとを備える、車両の制御方法。
【請求項１】
車両であって、
蓄電装置と、
内燃機関と、
前記蓄電装置からの電力を用いて前記車両の駆動力を生成するとともに、前記車両の駆動輪の回転力を用いて発電が可能な電動駆動部と、
前記内燃機関からの駆動力と前記電動駆動部からの駆動力とを協調的に制御して前記車両を走行させるように構成された制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記蓄電装置からの電力を用いて前記電動駆動部を駆動することができず、かつ、車速が予め定められた基準車速を上回る状態において、前記内燃機関の始動要求を受けた場合は、前記電動駆動部において発電動作を行なわせることによって前記内燃機関の回転速度を上昇させて前記内燃機関を始動する、車両。
【請求項２】
前記電動駆動部は、
前記車両の駆動輪の回転力を用いて発電が可能な第１の回転電機と、
前記蓄電装置からの電力を用いて前記車両の駆動力を生成することが可能な第２の回転電機とを含み、
前記制御装置は、前記蓄電装置からの電力を用いて前記第１および第２の回転電機を駆動することができず、かつ、前記車速が前記基準車速を上回る状態において、前記始動要求を受けた場合は、前記第１の回転電機において発電動作を行なわせることによって前記内燃機関の回転速度を上昇させて前記内燃機関を始動する、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記制御装置は、前記内燃機関を始動する際に、前記第１の回転電機により発電された電力を前記第２の回転電機によって消費させる、請求項２に記載の車両。
【請求項４】
前記制御装置は、前記内燃機関の回転速度が予め定められたしきい値を上回った場合に、燃料噴射を開始して前記内燃機関を始動する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両。
【請求項５】
車両の制御方法であって、
前記車両は、
蓄電装置と、
内燃機関と、
前記蓄電装置からの電力を用いて前記車両の駆動力を生成するとともに、前記車両の駆動輪の回転力を用いて発電が可能な回転電機とを含み、
前記車両は、前記内燃機関からの駆動力と前記回転電機からの駆動力とが協調的に制御されることにより走行し、
前記制御方法は、
前記蓄電装置からの電力を用いて前記回転電機を駆動することができるか否かを判定するステップと、
車速が予め定められた基準車速を上回るか否かを判定するステップと、
前記蓄電装置からの電力を用いて前記回転電機を駆動することができず、かつ、前記車速が前記基準車速を上回る状態において、前記内燃機関の始動要求を受けた場合に、前記回転電機において発電動作を行なわせるステップと、
前記内燃機関の回転速度が予め定められたしきい値を上回った場合に、燃料噴射を開始して前記内燃機関を始動するステップとを備える、車両の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１８０００４（Ｐ２０１２−１８０００４Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４３９６４（Ｐ２０１１−４３９６４）
【出願日】平成２３年３月１日（２０１１．３．１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１日（２０１１．３．１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
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