JP2011219057A

JP2011219057A - ハイブリッド車両のエンジン始動制御装置

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Publication number: JP2011219057A
Application number: JP2010093193A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Sukai; 信一須貝
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-04-14
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2011-11-04
Anticipated expiration: 2030-04-14
Also published as: JP5521723B2

Abstract

【課題】インバータ素子の劣化および破損を抑制しながらエンジン始動を確実に行うことができるようする。
【解決手段】ハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、制御部は、エンジンの始動要求の有無を判定する第１判定部（Ｓ１２）と、第１判定部によりエンジン始動要求があると判定されたときに、エンジンのクランクシャフトについてクランキングロックが発生しやすいロック回転位置にあるか否かを判定する第２判定部（Ｓ１４）と、第２判定部によりクランクシャフトがロック回転位置にあると判定されたときにクランクシャフトがロック回転位置を過ぎるまではスタータのクランキングトルクを漸増させ、ロック回転位置を過ぎたらクランキングトルクを通常トルクまで急増させるクランキングトルク設定部（Ｓ１６）とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車両のエンジン始動制御装置に関し、特に、走行用動力源としてのエンジンおよびモータと、エンジンを始動させるスタータモータとを備えるハイブリッド車両のエンジン始動制御装置に関する。

従来、走行用動力を出力する内燃機関であるエンジンと、バッテリ等の電源装置から供給される電力によって駆動されて走行用動力を出力する走行用モータと、エンジンを始動させる際にクランクシャフトを回転駆動してクランキングを行うための始動用モータとを備えたハイブリッド車両が知られている。

このようなハイブリッド車両では、エンジンを停止して走行用モータによる動力だけで走行するモータ走行モードと、エンジンを始動してエンジン動力のみで走行するエンジン走行モードとを、例えば車速や車両要求トルク等の車両運転状態に応じて切り替えて用いることで、燃費向上を図っている。

上記モータ走行モードから上記エンジン走行モードへ切り替えられるとき、始動用モータを駆動してエンジンをクランキングし、エンジンでの燃料供給や点火等の制御を伴ってエンジンを運転状態とすることにより、エンジンから走行用動力を出力させることができる。

上記のようなハイブリッド車両のエンジン始動制御に関連する先行技術文献として、特開２００７−３２１６５１号公報（特許文献１）には、エンジン始動時にバッテリ温度が所定の判定値未満である場合、試行用クランキングトルクでスタータモータを実際に駆動して、エンジンのクランクシャフトが回転するか否かを判定し、クランクシャフトが回転していないときには、バッテリ電圧下降割合を考慮して、試行用クランキングトルクを徐々に大きくすることにより、エンジンの状態に見合った適切なクランキングトルクでスタータモータを駆動することが可能になるとともに、バッテリの温度が低い状況であってもバッテリ電圧が電圧下限値を下回ることを確実に防止することができる、ことが記載されている。

特開２００７−３２１６５１号公報

上記のように車両走行中にエンジンが間欠的に運転および停止されるように制御されるハイブリッド車両において、モータ走行モードからエンジン走行モードに切り替えられるときにエンジンをクランキングして始動させる際、始動用モータにより通常のクランキングトルクを出力させてもクランクシャフトがほぼ回転できない状態（以下、この状態をクランキングロックという）になり易いクランクシャフトの回転位置（以下、これをロック回転位置という）があることを本願発明者は見出すに至った。

クランクシャフトが上記ロック回転位置にあるときに始動用モータを通常のクランキングトルクで駆動してもクランクシャフトに連結される始動モータのロータが回転できないことから、始動用モータに大電流がながれる可能性がある。その場合、始動用モータに電気接続されるインバータのスイッチング素子（以下、インバータ素子ともいう）に閾値を超える電流が比較的長時間流れることにより、大きな発熱が生じて上記スイッチング素子が劣化または破損することにつながる。

そこで、本発明は、記のような本願発明者の知見に基づいてなされたもので、クランクシャフトの回転位置が上記ロック回転位置にある場合でも、インバータ素子の劣化および破損を抑制しながらエンジン始動を確実に行うことができるようにしたハイブリッド車両のエンジン始動制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係るハイブリッド車両のエンジン始動制御装置は、走行用動力を出力可能なエンジンと、走行用動力を出力可能な走行用モータと、前記エンジンをクランキングして始動する始動用モータと、前記エンジンおよび前記始動用モータを制御して前記エンジンを間欠運転させる制御部とを備えたハイブリッド車両のエンジン始動制御装置であって、前記制御部は、前記エンジンの始動要求の有無を判定する第１判定部と、前記第１判定部によりエンジン始動要求があると判定されたときに、前記エンジンのクランクシャフトについてクランキングロックが発生しやすいロック回転位置にあるか否かを判定する第２判定部と、前記第２判定部により前記クランクシャフトが前記ロック回転位置にあると判定されたときに、前記クランクシャフトが前記ロック回転位置を過ぎるまでは前記始動用モータのクランキングトルクを漸増させ、前記ロック回転位置を過ぎたら前記クランキングトルクを通常トルクまで急増させるクランキングトルク設定部と、を含む。

本発明に係るハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、前記制御部は、前記始動用モータに接続されるインバータ素子の昇温特性を取得する手段をさらに有し、前記クランキングトルク設定部は、前記第２判定部により前記クランクシャフトが前記ロック回転位置にないと判定されるとき、前記スイッチング素子の昇温特性に応じてクランキングトルク上限値およびクランキング時間を設定してもよい。

本発明に係るハイブリッド車両のエンジン始動制御装置によれば、クランクシャフトがロック回転位置にあるときに、クランクシャフトがロック回転位置を過ぎるまでは始動用モータのクランキングトルクを漸増させる。これにより、クランクシャフトがロック回転位置にあるときに始動用モータに通常トルクを出力させようとしたときに始動用モータに電気接続されたインバータ素子に大電流が流れるのを防止することができ、インバータ素子の劣化および破損を抑制することができる。また、上記のようなクランキングトルクの漸増により少しずつ回転するクランクシャフトがロック回転位置を過ぎたらクランキングトルクを通常トルクまで急増させる制御を実行する。これにより、エンジン始動を確実に行うことができる。

本発明の一実施形態であるエンジン始動装置を備えたハイブリッド車両の概略構成図である。エンジンの概略構成を示す図である。ＥＣＵにおいて実行されるクランキングトルク制御ルーチンを示すフローチャートである。クランキング時のクランクシャフトの回転位置を説明するための図である。クランクシャフトがロック回転位置にあるときのクランキングトルクの設定例を概略的に示すグラフである。インバータのスイッチング素子の昇温特性を概略的に示すグラフである。インバータのスイッチング素子の昇温特性に応じたクラッキングトルクの設定例を概略的に示すグラフである。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。

図１は、本発明の一実施形態であるハイブリッド車両のエンジン始動制御装置（以下、適宜に「制御装置」とだけいう）１０を備えたハイブリッド車両１の概略構成を示す。図１中、動力伝達系は丸棒状の軸要素として図示され、電力系は実線で図示され、信号系は破線で図示されている。

ハイブリッド車両１は、走行用動力源としてのエンジン１２と、別の走行用動力源である走行用モータ（図１中「ＭＧ２」と表示、以下単にモータという）１４と、エンジン１２のクランクシャフト１８が連結される動力分配機構２０を介して回転軸２２が接続される始動用モータ（図１中「ＭＧ１」と表示、以下適宜にスタータという）２４と、モータおよびスタータ１４，２４に駆動電力を供給可能なバッテリ１６と、上記エンジン１２、モータ１４およびスタータ２４の作動を統括的に制御するとともに、バッテリ１６の充放電を制御する制御部（図１中「ＥＣＵ（Electronic Control Unit）」と表示）とを備える。

エンジン１２は、ガソリン等を燃料とする例えば４気筒の内燃機関であり、制御部１０からの指令に基づき燃料噴射、スロットルバルブ開度、点火タイミング等が制御されて始動、運転、停止等の運転状態が制御される。また、ここで例示する４気筒エンジン１２は、第１番気筒〜第４番気筒を有しており、第１番気筒および第４番気筒の各ピストンが同時に上死点（ＴＤＣ）にあるとき、第２番気筒および第３番気筒の各ピストンが同時に下死点（ＢＤＣ）にあるように、クランクシャフト１８の各クランクが形成されている。

エンジン１２から動力分配機構２０へと延伸するクランクシャフト１８の近傍には、クランク角センサ２８が設けられている。クランク角センサ２８は、クランクシャフト１８の回転角度を検出するためのもので、このセンサ２８により検出されるクランク回転角度θｃが制御部１０に入力されて、エンジン回転数Ｎｅおよびクランクシャフト１８の回転位置の検出に用いられるようになっている。また、エンジン１２には、エンジン冷却媒体である冷却水の水温Ｔｗを検出する温度センサ１３が設けられている。温度センサ１３により検出された水温Ｔｗは、制御部１０に送信される。

なお、本実施形態では温度センサ１３によりエンジン冷却水の水温を検出するようにしたが、これに限定されず、温度センサによりエンジン１２自体の温度を直に検出してもよい。

動力分配機構２０は、例えば遊星歯車機構によって好適に構成されることができる。エンジン１２からクランクシャフト１８を介して動力分配機構２０に入力された動力は、減速機３０および車軸３２を介して駆動輪３４に伝達されて、車両１がエンジン動力によって走行することができる。

また、動力分配機構２０は、クランクシャフト１８を介して入力されるエンジン１２の動力の一部または全部を、回転軸２２を介してスタータ２４に入力することができる。スタータ２４は、例えば三相同期型モータジェネレータによって好適に構成されることができ、上記のようにエンジン動力が入力されることによって発電機として機能することができる。スタータ２４によって発電された三相交流電力は、インバータ３６によって直流電圧に変換された後、バッテリ１６に充電されることができる。

また、スタータ２４は、バッテリ１６からインバータ３６を介して供給された電力により回転駆動される電動機として機能することもでき、スタータ２４が回転駆動されて回転軸２２に出力される動力は動力分配機構２０およびクランクシャフト１８を介してエンジン１２に入力され、エンジン１２を始動させる際にエンジン１２をクラッキングさせる。

主として電動機として機能するモータ１４は、例えば三相同期型モータジェネレータによって好適に構成されることができ、バッテリ１６から供給される直流電力がインバータ３８で三相交流電力に変換されて駆動電圧として印加されることにより回転駆動される。モータ１４が駆動されて回転軸１５に出力される動力は、減速機３０および車軸３２を介して駆動輪３４に伝達され、これによりモータ走行またはＥＶ走行が可能になる。また、モータ１４は、運転者のアクセル操作により車両１に対して急加速要求があった場合等に、走行用動力を出力してエンジン出力をアシストする機能も有する。

さらに、モータ１４は、車両の回生制動時に発電機として機能することができ、駆動輪３４から減速機３０および回転軸１５を介して入力される動力によって交流電力を発電する。モータ１４で発電されて出力される三相交流電力は、インバータ３８によって直流電力に変換された後、バッテリ１６に充電されることができる。

インバータ３６，３８は、上述したように双方向の交流・直流変換機能を有する公知構成のものを用いることができる。また、スタータ２４によって発電された電力をインバータ３６からインバータ３８へ直接供給して、モータ１４の駆動電力として用いることもできる。

バッテリ１６には、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池等の充放電可能な二次電池を好適に用いることができる。バッテリ１６には、バッテリ電圧Ｖｂを検出する電圧センサ４０と、バッテリ１６に出入りするバッテリ電流Ｉｂを検出する電流センサ４２、バッテリ温度Ｔｂを検出する温度センサ４４とが設けられている。各センサ４０，４２，４４による検出値は、制御部１０に入力されてバッテリ１６の充電状態（ＳＯＣ（State Of Charge））を管理するために用いられる。

制御部１０は、各種の制御プログラムを実行するＣＰＵ（またはＭＰＵ）、制御プログラムやマップ等を予め記憶するＲＯＭ、各センサ４０，４２，４４による検出値などを一時的に記憶するＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータとして好適に構成されることができる。制御部１０は、クランク回転角度θｃ、バッテリ電流Ｉｂ、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ温度Ｔｂ、アクセル開度信号Ａｃｃ、車速Ｓｖ、エンジン冷却水の水温Ｔｗ等が入力される入力ポート、ならびに、エンジン１２、インバータ３６，３８等の運転または作動を制御する制御信号を出力する出力ポートを含む入出力インターフェースを有する。

図２は、例えば４気筒を有するエンジン１２の１つの気筒５０の上部を示す拡大断面を示す。この気筒５０は、内部にシリンダ５１が形成されたシリンダブロック５２、シリンダ５１内に気密状態を保ちながら摺動可能に配置されたピストン５４、シリンダブロック５２に固定されるシリンダヘッド５６、シリンダヘッド５６にそれぞれ取り付けられた吸気バルブ５８および排気バルブ６０を含んで構成されている。

シリンダヘッド５６には、シリンダ５１に対向する略円錐台状の凹部５７が形成されている。シリンダ５１の内壁面、ピストン５４および上記凹部５７によって燃焼室６２が形成されている。また、シリンダヘッド５６には点火プラグ６４が取り付けらており、点火プラグ６４の先端６４ａが燃焼室６２に臨んで配置されている。

また、シリンダヘッド５６には、吸気ポート６６および排気ポート６８が燃焼室６２にそれぞれ連通して形成されている。吸気バルブ５８は、制御部１０からの作動信号を受けて動作する吸気バルブ用アクチュエータ５９によって吸気ポート６６を燃焼室６２に対して所定のタイミングで開閉動作する。また、排気バルブ６０は、制御部１０からの作動信号を受けて動作する排気バルブ用アクチュエータ６１によって排気ポート６８を燃焼室６２に対して所定のタイミングで開閉動作する。

さらに、吸気ポート６６に連通するようにシリンダヘッド５６に接続された吸気管７２には、吸気ポート６６に向けて燃料を噴射する燃料噴射用インジェクタ７４が設置されている。また、吸気管７２には、モータ駆動により開度調節可能に開閉駆動されるスロットルバルブ（図示せず）が設けられている。インジェクタ７４による燃料噴射およびスロットルバルブの開度調節による燃焼用空気取り込みは、制御部１０からの作動信号に応じて制御される。

上記構成からなるハイブリッド車両１では、制御部１０は、車両運転状態に応じてエンジン出力で走行するエンジン走行モードと、モータ出力で走行するモータ走行モードとを切り替える制御を行う。例えば低速域（発進時を含む）から中速域にかけての車速領域でモータ走行モードにより走行するとき、スタータ２４で発電動力が必要とされる場合を除いてエンジン１２の運転が停止される。一方、中速域以上の車速領域でエンジン走行モードに移行するとき、制御部１０は、スタータ２４を駆動して動力分配機構２０を介してクランクシャフト１８を回転させてクランキングするとともに、インジェクタ７４による燃料噴射、吸気バルブ５８および排気バルブ６０の開閉動作、ならびに点火プラグ６４による点火タイミング等を制御して、エンジン１２を始動させて運転状態にする。これにより、中速域から高速域の車速領域において、エンジン走行が可能となる。このようにハイブリッド車両１では、車両走行中に車速や車両要求パワー等に応じて、エンジン１２が間欠運転するように制御される。

上記のようにモータ走行モードからエンジン走行モードに切り替えられるときにエンジン１２をクランキングして始動させる際、スタータ２４により通常のクランキングトルクを出力させてもクランクシャフト１８がほぼ回転できないクランキングロック状態になり易いロック回転位置があることを本願発明者は見出すに至った。このようなクランキングロック状態は、通常は短時間で解消されてクランクシャフト１８のクランキングが開始されることが多い。しかし、短時間といえどもクランクシャフト１８に動力分配機構２０を介して機械的に接続されているスタータ２４のロータが回転できないことで、バッテリ１６からインバータ３６を介してスタータ２４へ大電流が流れ、これによりインバータ３６を構成するスイッチング素子（例えばＩＧＢＴ等）に大きな発熱が生じて劣化や破損を来たすことになる。そこで、本実施形態における制御部１０では、エンジン始動時に下記のようなクランキングトルク制御を実行することとした。

図３は、制御部１０において実行されるクランキングトルク制御ルーチンの処理を示すフローチャートである。この制御は、ＣＰＵにおいて実行されるソフトウェア要素によって好適に構成されるが、少なくともその一部がハードウェア要素によって実現されてもよい。また、上記クランキングトルク制御ルーチンを構成する制御プログラムは、所定の時間間隔ごとにＲＯＭ等から読み出されて実行されることができる。

図３を参照すると、まず制御部１０は、ステップＳ１０によって、スタータ用インバータ３６のスイッチング素子の昇温特性を取得する。ここで、スイッチング素子の昇温特性とは、スイッチング素子に或る一定電流が所定時間流れたときにスイッチング素子がどのくらい昇温するかを示すもので、スイッチング素子の経時的劣化等によって使用期間が長くなる程に昇温程度が大きくなる傾向にある。このような昇温特性は、予め試験やシュミレーション等から得られたものをＲＯＭに記憶しておき随時読み出して用いることができる。また、上記スイッチング素子の温度を監視するセンサを設けておき、制御部１０は、ユーザによって車両が使用されている期間中に上記スイッチング素子に流れる電流と温度とを関連付けて記憶して学習し、スイッチング素子の昇温特性を現状により即したものに更新するようにしてもよい。

次いで、制御部１０は、ステップＳ１２（第１判定部）によって、エンジン始動要求があるか否かを判定する。エンジン始動要求は、例えば、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｓｖに基づいて制御部１０において算出される車両要求パワーがモータ走行モードの所定上限閾値を超えたときに、エンジン走行モードへ移行するために制御部１０において生成される。したがって、上記エンジン始動要求は、制御部１０内においてエンジン始動要求が生成されているか否かで判定される。

ステップＳ１２においてエンジン始動要求がないと判定されるとき、そのまま処理を終了する。この場合、スタータ２４は、通常のクランキングトルクＴｃｇを出力するよう制御される。

一方、ステップＳ１２においてエンジン始動要求があると判定されると、続くステップＳ１４（第２判定部）によって、クランクシャフト１８はクランキングロックが発生し易いロック回転位置にあるか否かが判定される。ここでロック回転位置について図４を参照して説明する。

図４は、クランクシャフト１８の回転位置を模式的に示す。図４の円において、鉛直最上部を上死点ＴＤＣで回転角度０°とし、鉛直最下部を下死点ＢＤＣで回転角度１８０°としている。そして、点Ａは第１番気筒および第４番気筒の各ピストン５４の位相位置を示し、上記点Ａに対して径方向に対向する点Ｂは第２番気筒および第３番気筒の各ピストン５４の位相位置を示し、各点Ａ，Ｂは時計回り方向に回転するものとする。

図４においてロック回転位置範囲Ｒθlockが例えば約２４０°〜約２８０°までの角度範囲で示される。このロック回転位置範囲Ｒθlockの最下流側の角度位置θ１は、ピストン５４が上死点ＴＤＣへ向かおうとしている気筒の吸気バルブ５８が閉じるタイミングに相当する。エンジン１２のクランキング開始時に上記点Ａまたは点Ｂが上記ロック回転位置範囲Ｒθlock内にあるときにクランキングロックが発生し易いことが実機試験により確認されたもので、上記ロック回転位置範囲Ｒθlockは予めＲＯＭに記憶されている。

したがって、上記ステップＳ１２では、クランク角センサ２８による検出値に基づき把握される点Ａまたは点Ｂの回転位置が上記ロック回転位置範囲Ｒθlock内にあるか否かによって判定される。この判定により肯定判定されると、ステップＳ１６のクランキングトルク設定処理に進み、一方、否定判定されるとステップＳ１８のクランキングトルク設定ステップに進む。

上記ステップＳ１２において肯定判定されると、続くステップＳ１６（クランキングトルク設定部）によって、スタータ２４によるクランキングトルクＴｃを図５に示すように設定する。まず、エンジン１２内のピストン５４の静摩擦力に打ち勝つ程度のトルクＴｃ１に第１時間期間ｔ１〜ｔ２だけ設定する。この間に各気筒５０内のピストン５４はシリンダ５１の内壁面に対して摺動を開始する。

上記時間ｔ２のタイミングで、クランキングトルクＴｃをＴｃ１からＴｃ２まで一旦低下させる。そして、続く第２時間期間ｔ２〜ｔ３の間に、クランキングトルクＴｃをＴｃ２からＴｃ３（ここでＴｃ２＜Ｔｃ３＜Ｔｃ１）まで漸増させる。そうするとシリンダ５１内で摺動を開始したピストン５４は、比較的ゆっくりと上死点ＴＤＣへ向かって移動する。この移動中に吸気バルブ５８が閉じられる（ピストン移動開始時に既に閉じられている場合もある）と燃焼室６２内の燃料および空気の混合ガスがピストン５４によって圧縮されるが、上記のようにピストン５４の移動が比較的ゆっくりとしたものであるため、混合ガスが急峻に圧縮されて高圧になることはなく、むしろピストン５４の外周のピストンリング５５とシリンダ５１の内壁面との間から若干の混合ガスが漏れ出ることが想定される。そのため、上記第２時間期間ｔ２〜ｔ３では混合ガスの圧縮による抵抗をさほど伴うことなくピストン５４を移動させる、すなわちクランクシャフト１８を回転させることができる。

そして、クランクシャフト１８の回転位置が上記ロック回転位置範囲Ｒθlockの最下流側位置θ１を過ぎるタイミングｔ３で、クランキングトルクＴｃを急増させて通常のクランキングトルクＴｃｇ（ここでＴｃ１＜Ｔｃｇ）に第３時間期間ｔ３〜ｔ４で設定する。これにより、クランクシャフト１８は上記ロック回転位置Ｒθlockを過ぎていることから、エンジン１２を確実にクランキングして始動させることができる。

このように本実施形態のエンジン始動制御装置よれば、クランクシャフト１８がロック回転位置Ｒθlockにあるときに、クランクシャフト１８がロック回転位置Ｒθlockを過ぎるまではスタータ２４のクランキングトルクＴｃを漸増させる。これにより、クランクシャフト１８がロック回転位置Ｒθlockにあるときにスタータ２４に通常トルクＴｃｇを出力させようとしたときにインバータ３６のスイッチング素子に大電流が流れるのを防止することができ、インバータ素子の劣化および破損を抑制することができる。また、上記のようなクランキングトルクＴｃの漸増により少しずつ回転するクランクシャフト１８がロック回転位置Ｒθlockを過ぎたらクランキングトルクＴｃを通常トルクＴｃｇまで急増させる。これにより、エンジン１２の始動を確実に行うことができる。

一方、上記ステップＳ１２において否定判定、すなわちクランクシャフトの回転位置が上記ロック回転位置範囲Ｒθlock内にないと判定されると、ステップＳ１８によるクランキングトルク設定処理が次のように実行される。

図６はインバータ３６のスイッチング素子の昇温特性を概略的に示すグラフであり、図７はインバータ３６のスイッチング素子の昇温特性に応じたクラッキングトルクＴｃの設定例を概略的に示すグラフである。

図６を参照すると、曲線８０はスイッチング素子が劣化していない正常時の昇温特性を示している。これに対し、スイッチング素子の劣化が進行すると、同じ電流が同一時間流れたときの昇温特性が曲線８２で示されるように大きくなり、耐熱性が低下しているスイッチング素子が破損するおそれがある。

そこで、上記ステップＳ１８では、スイッチング素子の昇温特性に応じたクランキングトルクに設定する処理を実行する。具体的には、スイッチング素子の昇温特性が正常な場合、スタータ２４により出力させるクランキングトルクＴｃを通常のクランキングトルクＴｃｇで通常のクランキング時間ｔ５に設定する。これにより、エンジン始動時間の短縮を優先させる。

一方、スイッチング素子の昇温特性が上記のように大きくなるのに応じてクランキングトルクＴｃを上記通常時のトルクＴｃｇよりも小さくトルク値Ｔｃ４で上記通常クランキング時間ｔ５よりも長いクランキング時間ｔ６に設定する。これにより、クランキング時間は若干長くなるものの、スタータ２４およびインバータ３６を流れる電流が小さくしてインバータ３６のスイッチング素子の温度上昇を抑制し、スイッチング素子のさらなる劣化および破損を抑制することができる。

なお、図６には２つのスイッチング素子の昇温特性だけを示すが、これはあくまで例示であって、上記昇温特性が多数の段階に分けられて予め記憶されているものの中から該当するものを選択するようにしてもよいし、または、上記のように学習によって更新されたスイッチング素子の昇温特性を用いてもよい。同様に、図７には２つのクランキングトルクの設定例を示すが、多数のクランキングトルク値およびクランキング時間の設定例が予め記憶されており、その中からスイッチング素子の昇温特性に応じて適宜に選択されるクランキングトルク値およびクランキング時間が用いられてもよい。

上記ステップＳ１６またはＳ１８のクランキングトルク設定処理が完了すると、クランキングトルク制御ルーチンを終了する。

なお、本発明に係るハイブリッド車両のエンジン始動制御装置は、上述した実施形態のものに限定されず、種々の得改良や変更が可能である。

上記エンジン１２は４気筒エンジンであって第１，４番気筒と第２，３番気筒とが１８０°の位相差でもってクランクシャフト１８に連結されているものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、第１，３番気筒と第２，４番気筒とが１８０°の位相差でもってクランクシャフト１８に連結されている４気筒エンジンであってもよいし、あるいは、６気筒エンジンであってもよい。

また、上記においてはクランキングロックが発生し易いロック回転位置範囲Ｒθlockが予めＲＯＭに記憶されているとして説明したが、このロック回転位置範囲Ｒθlockは必ずしも固定範囲である必要はない。例えば、クランキング時にスタータ２４に流れる電流とクランク角センサ２８の検出値とからクランクシャフト１８のロック状態を検知できることから、クランキングロックが発生し易いロック回転位置範囲を現状により即したものに更新して記憶するようにしてもよい。

１ハイブリッド車両、１０制御部、１２エンジン、１３温度センサ、１４走行用モータ、１５回転軸、１６バッテリ、１８クランクシャフト、２０動力分配機構、２２回転軸、２４スタータ、２８クランク角センサ、３０減速機、３２車軸、３４駆動輪、３６，３８インバータ、４０電圧センサ、４２電流センサ、４４温度センサ、５０気筒、５１シリンダ、５２シリンダブロック、５４ピストン、５５ピストンリング、５６シリンダヘッド、５７凹部、５８吸気バルブ、５９吸気バルブ用アクチュエータ、６０排気バルブ、６１排気バルブ用アクチュエータ、６２燃焼室、６４点火プラグ、６６吸気ポート、６８排気ポート、７２吸気管、７４燃料噴射用インジェクタ。

Claims

走行用動力を出力可能なエンジンと、走行用動力を出力可能な走行用モータと、前記エンジンをクランキングして始動する始動用モータと、前記エンジンおよび前記始動用モータを制御して前記エンジンを間欠運転させる制御部とを備えたハイブリッド車両のエンジン始動制御装置であって、
前記制御部は、前記エンジンの始動要求の有無を判定する第１判定部と、前記第１判定部によりエンジン始動要求があると判定されたときに、前記エンジンのクランクシャフトについてクランキングロックが発生しやすいロック回転位置にあるか否かを判定する第２判定部と、前記第２判定部により前記クランクシャフトが前記ロック回転位置にあると判定されたときに、前記クランクシャフトが前記ロック回転位置を過ぎるまでは前記始動用モータのクランキングトルクを漸増させ、前記ロック回転位置を過ぎたら前記クランキングトルクを通常トルクまで急増させるクランキングトルク設定部と、を含む
ハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
請求項１に記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置において、
前記制御部は、前記始動用モータに接続されるインバータ素子の昇温特性を取得する手段をさらに有し、前記クランキングトルク設定部は、前記第２判定部により前記クランクシャフトが前記ロック回転位置にないと判定されるとき、前記スイッチング素子の昇温特性に応じてクランキングトルク上限値およびクランキング時間を設定することを特徴とするハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。