JP2011225097A - エンジンの始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを強制始動することによる燃費の悪化を抑制する。
【解決手段】エンジンが継続的に停止した時間Ｔが、しきい値Ｔ１より長く（Ｓ１００にてＮＯ）、しきい値Ｔ２以下であると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、プラグインハイブリッド車の走行パワーを実現するためにエンジンが駆動する場合のエンジン回転数ＮＥおよびエンジンの出力トルクＴＥが推定される（Ｓ１０４）。推定されたエンジン回転数が、第１回転数ＮＥ１より大きく、かつ第１の回転数よりも大きい第２回転数よりも小さく、推定された出力トルクＴＥが、第１トルクＴＥ１より大きく、かつ第１トルクＴＥ１よりも大きい第２トルクＴＥ２よりも小さいと（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、エンジンが始動される（Ｓ１１０）。
【選択図】図７

Description

本発明は、エンジンの始動装置に関し、特に、電動モータから出力されたトルクを用いて走行可能な車両に搭載されたエンジンを始動する技術に関する。

エンジンおよびモータを駆動源として搭載したハイブリッド車が知られている。ハイブリッド車には、モータに供給する電力を蓄えるバッテリなどの蓄電装置が搭載されている。バッテリには、エンジンによって駆動される発電機が発電した電力および車両の減速時にモータを用いて回生された電力などが充電される。プラグインハイブリッド車では、車両の外部の電源から供給された電力によってバッテリを充電することも可能である。

ハイブリッド車は、エンジンおよびモータのいずれか一方もしくは両方を、車両の運転状態などに応じて駆動源として用いることによって走行可能である。したがって、たとえばバッテリの残存容量が大きい場合などには、エンジンを停止し、モータのみを駆動源として用いて走行することが可能である。運転者がスイッチを操作することによって、モータのみを駆動源として用いて走行するモードが選択される場合もある。

したがって、ハイブリッド車では、エンジンが継続的に停止したままの時間が長くなり易い。特に、プラグインハイブリッド車においては、車両の外部の電源によってバッテリを頻繁に充電すれば、バッテリに充電する電力を発電するためにエンジンを駆動する必要性が無くなる。したがって、エンジンがほとんど駆動しないことも想定される。エンジンが長期間駆動されないと、キャニスタに捕集される、燃料タンク等からの蒸発燃料（ベーパ）量が過剰になり得る。また、オイルポンプが駆動されないことにより、潤滑が不十分になり得る。そこで、定期的にエンジンを強制的に駆動する技術が提案されている。

特開平５−２７０２９４号公報（特許文献１）は、内燃機関が所定時間使用されていないことを検出すると、内燃機関を強制的に駆動する、電気自動車の制御装置を開示する。

特開平５−２７０２９４号公報

しかしながら、定期的にエンジンを駆動するようにした場合、エンジンを駆動することによって燃費が悪化し得る。

本発明は、上述の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、エンジンを強制的に駆動することによる燃費の悪化を抑制することができるエンジンの始動装置を提供することである。

第１の発明に係るエンジンの始動装置は、電動モータから出力されたトルクを用いて走行可能な車両に搭載されたエンジンの始動装置である。始動装置は、運転者が要求するパワーを検出するための手段と、運転者が要求するパワーを実現するためにエンジンが駆動する場合のエンジン回転数およびエンジンの出力トルクを推定するための手段と、エンジンが継続的に停止した時間を、第１の時間および第１の時間よりも長い第２の時間と比較するための比較手段と、エンジンが継続的に停止した時間が第１の時間より長く、かつ第２の時間より短い場合、推定されたエンジン回転数が、第１の回転数より大きく、かつ第１の回転数よりも大きい第２の回転数よりも小さく、推定された出力トルクが、第１の値より大きく、かつ第１の値よりも大きい第２の値よりも小さいか否かを判断するための手段と、推定されたエンジン回転数が、第１の回転数より大きく、かつ第２の回転数よりも小さく、推定された出力トルクが、第１の値より大きく、かつ第２の値よりも小さいと、エンジンを始動するための第１の始動手段と、エンジンが継続的に停止した時間が第２の時間より長い場合、エンジンを始動するための第２の始動手段とを備える。

この構成によると、エンジンが継続的に停止された期間が第２の時間より長いと、エンジンが強制的に始動される。一方、エンジンが継続的に停止された期間が第１の時間より長く、第２の時間より短い場合、エンジン回転数が、第１の回転数より大きく、かつ第２の回転数よりも小さくなるとともに、エンジンの出力トルクが、第１の値より大きく、かつ第２の値よりも小さくなるのであれば、エンジンが始動される。これにより、たとえば燃費が良好な運転領域において、エンジンを駆動することができる。そのため、エンジンを強制的に駆動することによる燃費の悪化を抑制することができる。

第２の発明に係るエンジンの始動装置は、電動モータから出力されたトルクを用いて走行可能な車両に搭載されたエンジンの始動装置である。始動装置は、運転者が要求するパワーを検出するための手段と、運転者が要求するパワーを実現するためにエンジンが駆動する場合のエンジンの効率を推定するための手段と、エンジンが継続的に停止した時間を、第１の時間および第１の時間よりも長い第２の時間と比較するための比較手段と、エンジンが継続的に停止した時間が第１の時間より長く、かつ第２の時間より短い場合、推定された効率が予め定められた効率以上であるか否かを判断するための手段と、推定された効率が予め定められた効率以上であると、エンジンを始動するための始動手段と、エンジンが継続的に停止した時間が第２の時間より長い場合、エンジンを始動するための第２の始動手段とを備える。

この構成によると、エンジンが継続的に停止された期間が第２の時間より長いと、エンジンが強制的に始動される。一方、エンジンが継続的に停止された期間が第１の時間より長く、第２の時間より短い場合、エンジンの効率が予め定められた効率以上になるのであれば、エンジンが始動される。これにより、燃費が良好な運転領域において、エンジンを駆動することができる。そのため、エンジンを強制的に駆動することによる燃費の悪化を抑制することができる。

第３の発明に係るエンジンの始動装置は、電動モータから出力されたトルクを用いて走行可能な車両に搭載されたエンジンの始動装置である。始動装置は、運転者が要求するパワーを検出するための手段と、運転者が要求するパワーを実現するためにエンジンが駆動する場合の、電動モータとエンジンとを含むハイブリッドシステムの効率を推定するための手段と、エンジンが継続的に停止した時間を、第１の時間および第１の時間よりも長い第２の時間と比較するための比較手段と、エンジンが継続的に停止した時間が第１の時間より長く、かつ第２の時間より短い場合、推定された効率が予め定められた効率以上であるか否かを判断するための手段と、エンジンが継続的に停止した時間が第２の時間より長い場合、エンジンを始動するための第２の始動手段とを備える。

この構成によると、エンジンが継続的に停止された期間が第２の時間より長いと、エンジンが強制的に始動される。一方、エンジンが継続的に停止された期間が第１の時間より長く、第２の時間より短い場合、電動モータとエンジンとを含むハイブリッドシステムの効率が予め定められた効率以上になるのであれば、エンジンが強制的に始動される。これにより、車両全体として燃費が良好な運転領域において、エンジンを強制的に駆動することができる。そのため、エンジンを強制的に駆動することによる燃費の悪化を抑制することができる。

第４の発明に係るエンジンの始動装置は、エンジンの効率が増大するように、エンジン回転数および出力トルクのうちの少なくともいずれか一方を変更するための手段をさらに備える。

この構成によると、燃料の消費量がさらに低減される。
第５の発明に係るエンジンの始動装置は、エンジンの効率が増大するように、エンジンの出力パワーと電動モータの出力パワーとの比率を変更するための手段をさらに備える。

この構成によると、エンジンの出力パワーを変更することによって、燃料の消費量がさらに低減される。このとき、たとえば、エンジンの出力パワーを低減した分だけ電動モータの出力パワーが増大されたり、エンジンの出力パワーを増大した分だけ電動モータの出力パワーが減らされる。これにより、車両全体としての出力パワーの変動が抑えられる。

第６の発明に係るエンジンの始動装置においては、比較手段は、エンジンの燃料のベーパ量を、第１の量および第１の量よりも大きい第２の量と比較することにより、エンジンが継続的に停止した時間を、第１の時間および第２の時間と比較する。

この構成によると、燃料のベーパ量を用いて、間接的に、エンジンが継続的に停止した時間が計測される。

プラグインハイブリッド車を示す概略構成図である。 プラグインハイブリッド車の電気システムを示す図（その１）である。 プラグインハイブリッド車の電気システムを示す図（その２）である。 充電ケーブルのコネクタを示す図である。 ＣＳモードが選択される領域およびＣＤモードが選択される領域を示す図である。 エンジンが停止する期間および駆動する期間を示す図である。 第１の実施の形態においてＥＣＵが実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。 エンジン回転数および出力を設定および推定するために用いられるマップを示す図である。 第２の実施の形態においてＥＣＵが実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。 効率を推定するために用いられるマップを示す図である。 第３の実施の形態においてＥＣＵが実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。 運転状態を燃費毎に示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、プラグインハイブリッド車には、エンジン１００と、第１モータジェネレータ１１０と、第２モータジェネレータ１２０と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、バッテリ１５０とが搭載される。

エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０、第２モータジェネレータ１２０、バッテリ１５０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０により制御される。ＥＣＵ１７０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。

この車両は、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちの少なくともいずれか一方からのトルクを用いて走行する。すなわち、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちのいずれか一方もしくは両方が、運転状態に応じて駆動源として自動的に選択される。

たとえばアクセル開度が小さい場合および車速が低い場合などには、第２モータジェネレータ１２０のみを駆動源としてプラグインハイブリッド車が走行する。この場合、エンジン１００が停止される。

また、アクセル開度が大きい場合、車速が高い場合、バッテリ１５０の残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が小さい場合などには、エンジン１００が駆動される。この場合、エンジン１００のみ、もしくはエンジン１００および第２モータジェネレータ１２０の両方を駆動源としてプラグインハイブリッド車が走行する。

さらに、この車両は、ＣＳ（Charge Sustaining）モードとＣＤ（Charge Depleting）モードとをたとえば自動で切替えて走行する。なお、ＣＳモードとＣＤモードとを手動で切替えるようにしてもよい。

ＣＳモードでは、バッテリ１５０に蓄えられた電力を所定の目標値に維持しながら、プラグインハイブリッド車が走行する。

ＣＤモードでは、走行用としてバッテリ１５０に蓄えられた電力を維持せず、電力を用いて、主に第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみでプラグインハイブリッド車が走行する。ただし、ＣＤモードでは、アクセル開度が高い場合および車速が高い場合などには、駆動力を補うためにエンジン１００が駆動され得る。

ＣＳモードは、ＨＶモードと記載される場合もある。同様に、ＣＤモードは、ＥＶモードと記載される場合もある。ＣＳモードおよびＣＤモードについては後でさらに説明する。

エンジン１００は、内燃機関である。燃料と空気の混合気が燃焼室内で燃焼することよって、出力軸であるクランクシャフトが回転する。エンジン１００から排出される排気ガスは、触媒１０２によって浄化された後、車外に排出される。触媒１０２は、特定の温度まで暖機されることによって浄化作用を発揮する。触媒１０２の暖機は、排気ガスの熱を利用して行なわれる。触媒１０２は、たとえば三元触媒である。

プラグインハイブリッド車には、エンジン１００により駆動されるようにエンジン１００の出力軸に連結されたオイルポンプ１０６がさらに設けられる。オイルポンプ１０６は、ドライブトレーンのデファレンシャルギヤおよびアクスルなどの潤滑のためにオイルを吐出する。

エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０は、動力分割機構１３０を介して接続されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して前輪１６０を駆動する経路である。もう一方は、第１モータジェネレータ１１０を駆動させて発電する経路である。

第１モータジェネレータ１１０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第１モータジェネレータ１１０は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の動力により発電する。第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０の残存容量の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力はそのまま第２モータジェネレータ１２０を駆動させる電力となる。一方、バッテリ１５０の残存容量が予め定められた値よりも低い場合、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ１５０に蓄えられる。

第１モータジェネレータ１１０が発電機として作用している場合、第１モータジェネレータ１１０は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン１００の負荷となるようなトルクをいう。第１モータジェネレータ１１０が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、第１モータジェネレータ１１０は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン１００の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン１００の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、第２モータジェネレータ１２０についても同様である。

第２モータジェネレータ１２０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第２モータジェネレータ１２０は、バッテリ１５０に蓄えられた電力および第１モータジェネレータ１１０により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。

第２モータジェネレータ１２０の駆動力は、減速機１４０を介して前輪１６０に伝えられる。これにより、第２モータジェネレータ１２０はエンジン１００をアシストしたり、第２モータジェネレータ１２０からの駆動力により車両を走行させたりする。すなわち、プラグインハイブリッド車両は、バッテリ１５０に蓄えられた電力を用いて走行可能である。なお、前輪１６０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。

プラグインハイブリッド車の回生制動時には、減速機１４０を介して前輪１６０により第２モータジェネレータ１２０が駆動され、第２モータジェネレータ１２０が発電機として作動する。これにより第２モータジェネレータ１２０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第２モータジェネレータ１２０により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。

動力分割機構１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第１モータジェネレータ１１０の回転軸に連結される。キャリアはエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第２モータジェネレータ１２０の回転軸および減速機１４０に連結される。

エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０が、遊星歯車からなる動力分割機構１３０を介して連結されることで、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０の回転数は、共線図において直線で結ばれる関係になる。すなわち、第１モータジェネレータ１１０は、動力分割機構１３０を介してエンジン１００の出力軸に連結される。

バッテリ１５０は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ１５０には、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０の他、車両の外部の電源から供給される電力が充電される。なお、バッテリ１５０の代わりにもしくは加えてキャパシタを用いるようにしてもよい。

図２を参照して、プラグインハイブリッド車の電気システムについてさらに説明する。プラグインハイブリッド車には、コンバータ２００と、第１インバータ２１０と、第２インバータ２２０と、ＳＭＲ（System Main Relay）２３０と、充電器２４０と、インレット２５０とが設けられる。

コンバータ２００は、リアクトルと、二つのｎｐｎ型トランジスタと、二つダイオードとを含む。リアクトルは、各バッテリの正極側に一端が接続され、２つのｎｐｎ型トランジスタの接続点に他端が接続される。

２つのｎｐｎ型トランジスタは、直列に接続される。ｎｐｎ型トランジスタは、ＥＣＵ１７０により制御される。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードがそれぞれ接続される。

なお、ｎｐｎ型トランジスタとして、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。ｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いることができる。

バッテリ１５０から放電された電力を第１モータジェネレータ１１０もしくは第２モータジェネレータ１２０に供給する際、電圧がコンバータ２００により昇圧される。逆に、第１モータジェネレータ１１０もしくは第２モータジェネレータ１２０により発電された電力をバッテリ１５０に充電する際、電圧がコンバータ２００により降圧される。

コンバータ２００と、各インバータとの間のシステム電圧ＶＨは、電圧センサ１８０により検出される。電圧センサ１８０の検出結果は、ＥＣＵ１７０に送信される。

第１インバータ２１０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第１モータジェネレータ１１０の各コイルの中性点１１２とは異なる端部にそれぞれ接続される。

第１インバータ２１０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第１モータジェネレータ１１０に供給する。また、第１インバータ２１０は、第１モータジェネレータ１１０により発電された交流電流を直流電流に変換する。

第２インバータ２２０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第２モータジェネレータ１２０の各コイルの中性点１２２とは異なる端部にそれぞれ接続される。

第２インバータ２２０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第２モータジェネレータ１２０に供給する。また、第２インバータ２２０は、第２モータジェネレータ１２０により発電された交流電流を直流電流に変換する。

コンバータ２００、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０は、ＥＣＵ１７０により制御される。

ＳＭＲ２３０は、バッテリ１５０と充電器２４０との間に設けられる。ＳＭＲ２３０は、バッテリ１５０と電気システムとを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。ＳＭＲ２３０が開いた状態であると、バッテリ１５０が電気システムから遮断される。ＳＭＲ２３０が閉じた状態であると、バッテリ１５０が電気システムに接続される。

すなわち、ＳＭＲ２３０が開いた状態であると、バッテリ１５０が、コンバータ２００および充電器２４０などから電気的に遮断される。ＳＭＲ２３０が閉じた状態であると、バッテリ１５０が、コンバータ２００および充電器２４０などと電気的に接続される。

ＳＭＲ２３０の状態は、ＥＣＵ１７０により制御される。たとえば、ＥＣＵ１７０が起動すると、ＳＭＲ２３０が閉じられる。ＥＣＵ１７０が停止する際、ＳＭＲ２３０が開かれる。

充電器２４０は、バッテリ１５０とコンバータ２００との間に接続される。図３に示すように、充電器２４０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２と、ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４と、絶縁トランス２４６と、整流回路２４８とを含む。

ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、単相ブリッジ回路から成る。ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、ＥＣＵ１７０からの駆動信号に基づいて、交流電力を直流電力に変換する。また、ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、コイルをリアクトルとして用いることにより電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路としても機能する。

ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４は、単相ブリッジ回路から成る。ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４は、ＥＣＵ１７０からの駆動信号に基づいて、直流電力を高周波の交流電力に変換して絶縁トランス２４６へ出力する。

絶縁トランス２４６は、磁性材から成るコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれＤＣ／ＡＣ変換回路２４４および整流回路２４８に接続される。絶縁トランス２４６は、ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４から受ける高周波の交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻数比に応じた電圧レベルに変換して整流回路２４８へ出力する。整流回路２４８は、絶縁トランス２４６から出力される交流電力を直流電力に整流する。

ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２とＤＣ／ＡＣ変換回路２４４との間の電圧（平滑コンデンサの端子間電圧）は、電圧センサ１８２により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ１７０に入力される。また、充電器２４０の出力電流は、電流センサ１８４により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ１７０に入力される。さらに、充電器２４０の温度は、温度センサ１８６により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ１７０に入力される。

ＥＣＵ１７０は、車両外部の電源からバッテリ１５０の充電が行なわれるとき、充電器２４０を駆動するための駆動信号を生成して充電器２４０へ出力する。

ＥＣＵ１７０は、充電器２４０の制御機能の他、充電器２４０のフェール検出機能を有する。電圧センサ１８２により検出される電圧、電流センサ１８４により検出される電流、温度センサ１８６により検出される温度などがしきい値以上であると、充電器２４０のフェールが検出される。

インレット２５０は、たとえばプラグインハイブリッド車の側部に設けられる。インレット２５０には、プラグインハイブリッド車と外部の電源４０２とを連結する充電ケーブル３００のコネクタ３１０が接続される。

プラグインハイブリッド車と外部の電源４０２とを連結する充電ケーブル３００は、コネクタ３１０と、プラグ３２０と、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）３３０とを含む。

充電ケーブル３００のコネクタ３１０は、プラグインハイブリッド車に設けられたインレット２５０に接続される。コネクタ３１０には、スイッチ３１２が設けられる。充電ケーブル３００のコネクタ３１０が、プラグインハイブリッド車に設けられたインレット２５０に接続された状態でスイッチ３１２が閉じると、充電ケーブル３００のコネクタ３１０が、プラグインハイブリッド車に設けられたインレット２５０に接続された状態であることを表わすコネクタ信号ＣＮＣＴがＥＣＵ１７０に入力される。

スイッチ３１２は、充電ケーブル３００のコネクタ３１０をプラグインハイブリッド車のインレット２５０に係止する係止金具に連動して開閉する。係止金具は、コネクタ３１０に設けられたボタンを操作者が押すことにより揺動する。

たとえば、充電ケーブル３００のコネクタ３１０がプラグインハイブリッド車に設けられたインレット２５０に接続した状態で、操作者が、図４に示すコネクタ３１０のボタン３１４から指を離した場合、係止金具３１６がプラグインハイブリッド車に設けられたインレット２５０に係合するとともに、スイッチ３１２が閉じる。操作者がボタン３１４を押すと、係止金具３１６とインレット２５０との係合が解除されるとともに、スイッチ３１２が開く。なお、スイッチ３１２を開閉する方法はこれに限らない。

図３に戻って、充電ケーブル３００のプラグ３２０は、家屋に設けられたコンセント４００に接続される。コンセント４００には、プラグインハイブリッド車の外部の電源４０２から交流電力が供給される。

ＣＣＩＤ３３０は、リレー３３２およびコントロールパイロット回路３３４を有する。リレー３３２が開いた状態では、プラグインハイブリッド車の外部の電源４０２からプラグインハイブリッド車へ電力を供給する経路が遮断される。リレー３３２が閉じた状態では、プラグインハイブリッド車の外部の電源４０２からプラグインハイブリッド車へ電力を供給可能になる。リレー３３２の状態は、充電ケーブル３００のコネクタ３１０がプラグインハイブリッド車のインレット２５０に接続された状態でＥＣＵ１７０により制御される。

コントロールパイロット回路３３４は、充電ケーブル３００のプラグ３２０がコンセント４００、すなわち外部の電源４０２に接続され、かつコネクタ３１０がプラグインハイブリッド車に設けられたインレット２５０に接続された状態において、コントロールパイロット線にパイロット信号（方形波信号）ＣＰＬＴを送る。パイロット信号は、コントロールパイロット回路３３４内に設けられた発振器から発振される。

コントロールパイロット回路３３４は、充電ケーブル３００のプラグ３２０がコンセント４００に接続されると、コネクタ３１０がプラグインハイブリッド車に設けられたインレット２５０から外されていても、一定のパイロット信号ＣＰＬＴを出力し得る。ただし、コネクタ３１０がプラグインハイブリッド車に設けられたインレット２５０から外された状態で出力されたパイロット信号ＣＰＬＴを、ＥＣＵ１７０は検出できない。

充電ケーブル３００のプラグ３２０がコンセント４００に接続され、かつコネクタ３１０がプラグインハイブリッド車のインレット２５０に接続されると、コントロールパイロット回路３３４は、予め定められたパルス幅（デューティサイクル）のパイロット信号ＣＰＬＴを発振する。

パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅により、供給可能な電流容量がプラグインハイブリッド車に通知される。たとえば、充電ケーブル３００の電流容量がプラグインハイブリッド車に通知される。パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅は、外部の電源４０２の電圧および電流に依存せずに一定である。

一方、用いられる充電ケーブルの種類が異なれば、パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅は異なり得る。すなわち、パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅は、充電ケーブルの種類毎に定められ得る。

本実施の形態においては、充電ケーブル３００によりプラグインハイブリッド車と外部の電源４０２とが連結された状態において、外部の電源４０２から供給された電力がバッテリ１５０に充電される。バッテリ１５０の充電時には、ＳＭＲ２３０、ＣＣＩＤ３３０内のリレー３３２が閉じられる。

外部の電源４０２の交流電圧ＶＡＣは、プラグインハイブリッド車の内部に設けられた電圧センサ１８８により検出される。検出された電圧ＶＡＣは、ＥＣＵ１７０に送信される。

図５を参照して、ＣＳモードおよびＣＤモードについて、さらに説明する。ＣＳモードとＣＤモードとのうちのいずれのモードを選択するかは、ＥＣＵ１７０が決定する。たとえば、バッテリ１５０の残存容量がしきい値以下である場合、ＣＳモードが選択される。バッテリ１５０の残存容量がしきい値よりも大きい場合、ＣＤモードが選択される。

より具体的には、バッテリ１５０の残存容量がしきい値以下である場合、もしくは、ＣＳモードが選択された状態でプラグインハイブリッド車の電気システムが前回停止された場合、ＣＳモードが選択される。

バッテリ１５０の残存容量がしきい値よりも大きく、かつプラグインハイブリッド車の外部の電源４０２によりバッテリ１５０が充電された履歴がある場合、もしくは、バッテリ１５０の残存容量がしきい値よりも大きく、かつＣＤモードが選択された状態でプラグインハイブリッド車の電気システムが前回停止された場合、ＣＤモードが選択される。バッテリ１５０の充電はＥＣＵ１７０が制御するため、プラグインハイブリッド車の外部の電源４０２によりバッテリ１５０が充電された履歴があるか否かは、たとえばフラグなどを用いてＥＣＵ１７０の内部で判断される。なお、ＣＳモードおよびＣＤモードの選択方法は、これに限らない。

ＣＳモードおよびＣＤモードでは、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力によりプラグインハイブリッド車が走行する。

図６に示すように、プラグインハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値より小さいと、第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみを用いてプラグインハイブリッド車が走行する。

一方、プラグインハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値以上になると、エンジン１００が駆動される。これにより、第２モータジェネレータ１２０の駆動力に加えて、もしくは代わりに、エンジン１００の駆動力を用いてプラグインハイブリッド車が走行する。また、エンジン１００の駆動力を用いて第１モータジェネレータ１１０が発電した電力が第２モータジェネレータ１２０に直接供給される。エンジン１００が継続的に停止した時間Ｔは、たとえば、ＥＣＵ１７０内のカウンタにより計測される。

走行パワーは、たとえば、ドライバにより操作されるアクセルペダルの開度（アクセル開度）および車速などをパラメータに有するマップに従ってＥＣＵ１７０により算出される。すなわち、本実施の形態において、プラグインハイブリッド車の走行パワーは、運転者が要求するパワーを表わす。なお、走行パワーを算出する方法はこれに限らない。

プラグインハイブリッド車は、走行パワーを、エンジン１００と第２モータジェネレータ１２０とで分担して実現するように制御される。たとえば、第１モータジェネレータ１１０が発電しない場合であれば、エンジン１００の出力パワーと第２モータジェネレータ１２０の出力パワーとの和が、走行パワーと略同じになるように制御される。したがって、エンジン１００の出力パワーが零であると、第２モータジェネレータ１２０の出力パワーが、走行パワーと略同じになるように制御される。第２モータジェネレータ１２０の出力パワーが零であると、エンジン１００の出力パワーが走行パワーと略同じになるように制御される。なお、出力パワーの制御態様はこれに限らない。

ＣＤモードにおけるエンジン始動しきい値は、ＣＳモードにおけるエンジン始動しきい値よりも大きい。すなわち、ＣＤモードにおいてエンジン１００が停止し、第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみでプラグインハイブリッド車が走行する領域は、ＣＳモードにおいてエンジン１００が停止し、第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみでプラグインハイブリッド車が走行する領域よりも大きい。よって、ＣＤモードでは、エンジン１００を停止し、主に第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみでプラグインハイブリッド車が走行するように制御される。一方、ＣＳモードにおいてエンジン１００が駆動する頻度は、ＣＤモードにおいてエンジン１００が駆動する頻度よりも高い。そのため、ＣＳモードでは、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０の両方を用いて効率よくプラグインハイブリッド車が走行するように制御される。

ＣＤモードにおいてバッテリ１５０に充電される電力は、ＣＳモードにおいてバッテリ１５０に充電される電力に比べて小さくされる。具体的には、ＣＳモードでは、バッテリ１５０の充電電力がバッテリ１５０の残存容量に応じて定められる。エンジン１００は、定められた充電電力に相当する電力を、第１モータジェネレータ１１０を用いて発電できるように駆動される。一方、ＣＤモードでは、通常、バッテリ１５０の充電電力が零に定められる。すなわち、ＣＤモードでは、回生制動により得られた電力はバッテリ１５０に充電されるが、バッテリ１５０を充電することを目的としたエンジン１００の駆動は行なわれない。

したがって、ＣＤモードでは、バッテリ１５０に蓄えられた電力、特に、プラグインハイブリッド車の外部の電源４０２から供給された電力が積極的に消費される。

よって、プラグインハイブリッド車の外部の電源４０２を用いてバッテリ１５０を頻繁に充電するとともに、走行パワーがエンジン始動しきい値を超えないようにプラグインハイブリッド車を運転すれば、エンジン１００が長期間駆動されないことがあり得る。

そこで、本実施の形態においては、エンジン１００が継続的に停止した期間が長くなると、エンジン１００が強制的に始動される。

図７を参照して、ＥＣＵ１７０が実行する処理について説明する。以下に説明する処理は、たとえばハイブリッドシステムがオンにされた場合に実行される。以下に説明する処理は、ソフトウェアにより実現されてもよく、ハードウェアにより実現されてもよい。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ１７０は、エンジン１００が継続的に停止した時間Ｔが、しきい値Ｔ１以下であるか否かを判断する。エンジン１００が継続的に停止した時間Ｔが、しきい値Ｔ１以下であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、この処理は終了する。エンジン１００が継続的に停止した時間Ｔが、しきい値Ｔ１より長いと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１０２に移される。

なお、エンジン１００が継続的に停止した時間Ｔが、しきい値Ｔ１以下であるか否かを判断する代わりに、キャニスタ（図示せず）に捕集される、燃料タンク（図示せず）からの蒸発燃料量（ベーパ量）が、しきい値Ａ１以下であるか否かを判断するようにしてもよい。ベーパ量は、エンジン１００が継続的に停止した時間Ｔが長いほどより多くなるため、ベーパ量を用いてエンジン１００が継続的に停止した時間Ｔを間接的に評価することができる。ベーパ量を算出する方法には、周知の一般的な方法を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１７０は、エンジン１００が継続的に停止した時間Ｔが、しきい値Ｔ１よりも長いしきい値Ｔ２以下であるか否かを判断する。エンジン１００が継続的に停止した時間Ｔが、しきい値Ｔ２以下であると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。エンジン１００が継続的に停止した時間Ｔが、しきい値Ｔ２より長いと（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１０８に移される。

なお、エンジン１００が継続的に停止した時間Ｔが、しきい値Ｔ２以下であるか否かを判断する代わりに、キャニスタ（図示せず）に捕集される、燃料タンク（図示せず）からの蒸発燃料量（ベーパ量）が、しきい値Ａ１よりも大きいしきい値Ａ２以下であるか否かを判断するようにしてもよい。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ１７０は、プラグインハイブリッド車の走行パワー、すなわち運転者が要求するパワーを実現するためにエンジン１００が駆動する場合のエンジン回転数ＮＥおよびエンジンの出力トルクＴＥを推定する。

本実施の形態においては、エンジン１００に要求されるパワーに応じて定められるエンジン回転数ＮＥと出力トルクＴＥを実現するようにエンジン１００が制御されるため、エンジン１００に要求されるパワーとしてプラグインハイブリッド車の走行パワーを用いることによって、エンジン回転数ＮＥおよびエンジンの出力トルクＴＥが推定される。

本実施の形態においては、たとえば、図８に示すように、燃費が最適になるように定められた曲線と、等パワー線との交点によって、エンジン回転数ＮＥと出力トルクＴＥとが定められる。すなわち、要求されたパワーを実現するエンジン回転数ＮＥと出力トルクＴＥとのうち、最もよい燃費を実現するエンジン回転数ＮＥと出力トルクＴＥとが選択される。

エンジン回転数ＮＥおよび出力トルクＴＥを設定および推定するために用いられるマップは、実験およびシミュレーションの結果に基づいて開発者により予め作成される。なお、エンジン回転数ＮＥおよび出力トルクＴＥを推定する方法はこれに限らない。

図７に戻って、Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１７０は、推定されたエンジン回転数が、第１回転数ＮＥ１より大きく、かつ第１の回転数よりも大きい第２回転数よりも小さく、推定された出力トルクＴＥが、第１トルクＴＥ１より大きく、かつ第１トルクＴＥ１よりも大きい第２トルクＴＥ２よりも小さいか否かを判断する。

なお、エンジン回転数ＮＥが、第１回転数ＮＥ１より大きく、かつ第２回転数ＮＥ２よりも小さくなるとともに、エンジンの出力トルクＴＥが、第１トルクＴＥ１より大きく、かつ第２トルクＴＥ２よりも小さくなる運転領域は、実験およびシミュレーションなどの結果に基づいて、燃費が良好であると判断された領域である。

推定されたエンジン回転数が、第１回転数ＮＥ１より大きく、かつ第１の回転数よりも大きい第２回転数よりも小さく、推定された出力トルクＴＥが、第１トルクＴＥ１より大きく、かつ第１トルクＴＥ１よりも大きい第２トルクＴＥ２よりも小さいと（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでないと（Ｓ１０６にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ１７０は、燃料タンクに蓄えられた燃料（ガソリン、軽油、アルコール燃料など）の残量が、予め定められたしきい値以上であるか否かを判断する。燃料の残量がしきい値以上であると（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。もしそうでないと（Ｓ１０８にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ１７０は、エンジン１００を始動する。
以上のような構造およびフロチャートに基づく、本実施の形態に係るエンジン１００の制御態様について説明する。

エンジン１００が継続的に停止した時間Ｔが、しきい値Ｔ１より長く（Ｓ１００にてＮＯ）、さらに、しきい値Ｔ２より長いと（Ｓ１０２にてＮＯ）、エンジン１００が強制的に始動される（Ｓ１１０）。これにより、オイルポンプ１０６を駆動することができる。そのため、ドライブトレーンなどを十分に潤滑することができる。

一方、エンジン１００が継続的に停止した時間Ｔが、しきい値Ｔ１より長く（Ｓ１００にてＮＯ）、しきい値Ｔ２以下であると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、プラグインハイブリッド車の走行パワーを実現するためにエンジン１００が駆動する場合のエンジン回転数ＮＥおよびエンジンの出力トルクＴＥが推定される（Ｓ１０４）。

推定されたエンジン回転数が、第１回転数ＮＥ１より大きく、かつ第１の回転数よりも大きい第２回転数よりも小さく、推定された出力トルクＴＥが、第１トルクＴＥ１より大きく、かつ第１トルクＴＥ１よりも大きい第２トルクＴＥ２よりも小さいと（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、燃料タンクに蓄えられた燃料の残量が、予め定められたしきい値以上であるか否かが判断される（Ｓ１０８）。燃料の残量がしきい値以上であると（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、エンジン１００が始動される（Ｓ１１０）。これにより、燃費が良好な運転領域において、エンジン１００を強制的に駆動することができる。

＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、エンジン１００の効率が予め定められた効率以上になる運転状態（出力トルク、回転数など）でエンジン１００が駆動される。その他の点は、第１の実施の形態と同じである。したがって、それらの詳細な説明はここでは繰り返さない。

図９を参照して、ＥＣＵ１７０が実行する処理について説明する。以下に説明する処理は、たとえばハイブリッドシステムがオンにされた場合に実行される。以下に説明する処理は、ソフトウェアにより実現されてもよく、ハードウェアにより実現されてもよい。第１の実施の形態と同じ処理については同じステップ番号を付してある。したがって、それらの詳細な説明はここでは繰り返さない。

Ｓ２００にて、ＥＣＵ１７０は、推定されたエンジン回転数ＮＥおよび推定された出力トルクＴＥに応じて、エンジン１００の効率を推定する。図１０に示すように、たとえば、エンジン回転数ＮＥおよび出力トルクＴＥをパラメータに有するマップに従って、効率が推定される。マップは、実験およびシミュレーションの結果などに基づいて、開発者により予め作成される。なお、効率を推定する方法はこれに限らない。

図９に戻って、Ｓ２０２にて、ＥＣＵ１７０は、推定された効率が、予め定められた効率以上であるか否かを判断する。推定された効率が、予め定められた効率以上であると（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでないと（Ｓ２０２にてＮＯ）、この処理は終了する。

このようにしても、第１の実施の形態と略同じ効果を得ることができる。
＜第３の実施の形態＞
以下、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、エンジン１００と、第１モータジェネレータ１１０と、第２モータジェネレータ１２０とを含むハイブリッドシステムの効率が予め定められた効率以上になる運転状態で、エンジン１００が駆動される。その他の点は、第１の実施の形態または第２の実施の形態と同じである。したがって、それらの詳細な説明はここでは繰り返さない。

図１１を参照して、ＥＣＵ１７０が実行する処理について説明する。以下に説明する処理は、たとえばハイブリッドシステムがオンにされた場合に実行される。以下に説明する処理は、ソフトウェアにより実現されてもよく、ハードウェアにより実現されてもよい。第１の実施の形態と同じ処理については同じステップ番号を付してある。したがって、それらの詳細な説明はここでは繰り返さない。

Ｓ３００にて、ＥＣＵ１７０は、エンジン１００と、第１モータジェネレータ１１０と、第２モータジェネレータ１２０とを含むハイブリッドシステムの効率を推定する。たとえば、第２モータジェネレータ１２０が作動しないと仮定したときのハイブリッドシステムの効率が推定される。すなわち、エンジン１００の効率と、第１モータジェネレータ１１０の効率との和が算出される。エンジン１００を強制的に駆動する際には、車両の走行パワーをエンジン１００のみで実現することを想定しているため、第２モータジェネレータ１２０が作動しないと仮定したときのハイブリッドシステムの効率が推定される。

たとえば、実験およびシミュレーションなどの結果に基づいて作成された、効率と各運転状態（出力トルク、回転数など）との関係を示すマップに従って、効率が推定される。

Ｓ３０２にて、ＥＣＵ１７０は、推定された効率が、予め定められた効率以上であるか否かを判断する。推定された効率が、予め定められた効率以上であると（Ｓ３０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでないと（Ｓ３０２にてＮＯ）、この処理は終了する。

このようにしても、第１の実施の形態または第２の実施の形態と略同じ効果を得ることができる。

＜その他の実施の形態＞
第１〜３の実施の形態において、エンジン１００を始動した後、エンジン１００の効率が増大するように、エンジン回転数ＮＥおよび出力トルクＴＥのうちの少なくともいずれか一方を変更してもよい。たとえば、図１２に示すように、燃費が向上するように、エンジン１００の動作点をＡからＢに変更してもよい。これにより、燃料の消費量がさらに低減される。

また、エンジン１００の効率が増大するように、エンジン１００の出力パワーと第２モータジェネレータ１２０の出力パワーとの比率を変更してもよい。たとえば、エンジン１００の効率が増大するようにエンジン１００の出力パワーを低減するとともに、エンジン１００の出力パワーを低減した分だけ第２モータジェネレータ１２０の出力パワーを増大してもよい。逆に、エンジン１００の効率が増大するようにエンジン１００の出力パワーを増大するとともに、エンジン１００の出力パワーを増大した分だけ第２モータジェネレータ１２０の出力パワーを低減してもよい。これにより、燃料の消費量がさらに低減されるとともに、車両全体としての出力パワーの変動が抑えられる。

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て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。

１００ エンジン、１１０ 第１モータジェネレータ、１２０ 第２モータジェネレータ、１５０ バッテリ、１７０ ＥＣＵ。

Claims (6)

1. 電動モータから出力されたトルクを用いて走行可能な車両に搭載されたエンジンの始動装置であって、
   運転者が要求するパワーを検出するための手段と、
   運転者が要求するパワーを実現するために前記エンジンが駆動する場合のエンジン回転数および前記エンジンの出力トルクを推定するための手段と、
   前記エンジンが継続的に停止した時間を、第１の時間および前記第１の時間よりも長い第２の時間と比較するための比較手段と、
   前記エンジンが継続的に停止した時間が第１の時間より長く、かつ前記第２の時間より短い場合、推定されたエンジン回転数が、第１の回転数より大きく、かつ前記第１の回転数よりも大きい第２の回転数よりも小さく、推定された出力トルクが、第１の値より大きく、かつ前記第１の値よりも大きい第２の値よりも小さいか否かを判断するための手段と、
   前記推定されたエンジン回転数が、前記第１の回転数より大きく、かつ前記第２の回転数よりも小さく、前記推定された出力トルクが、前記第１の値より大きく、かつ前記第２の値よりも小さいと、前記エンジンを始動するための第１の始動手段と、
   前記エンジンが継続的に停止した時間が前記第２の時間より長い場合、前記エンジンを始動するための第２の始動手段とを備える、エンジンの始動装置。
2. 電動モータから出力されたトルクを用いて走行可能な車両に搭載されたエンジンの始動装置であって、
   運転者が要求するパワーを検出するための手段と、
   運転者が要求するパワーを実現するために前記エンジンが駆動する場合の前記エンジンの効率を推定するための手段と、
   前記エンジンが継続的に停止した時間を、第１の時間および前記第１の時間よりも長い第２の時間と比較するための比較手段と、
   前記エンジンが継続的に停止した時間が第１の時間より長く、かつ前記第２の時間より短い場合、推定された効率が予め定められた効率以上であるか否かを判断するための手段と、
   前記推定された効率が前記予め定められた効率以上であると、前記エンジンを始動するための始動手段と、
   前記エンジンが継続的に停止した時間が前記第２の時間より長い場合、前記エンジンを始動するための第２の始動手段とを備える、エンジンの始動装置。
3. 電動モータから出力されたトルクを用いて走行可能な車両に搭載されたエンジンの始動装置であって、
   運転者が要求するパワーを検出するための手段と、
   運転者が要求するパワーを実現するために前記エンジンが駆動する場合の、前記電動モータと前記エンジンとを含むハイブリッドシステムの効率を推定するための手段と、
   前記エンジンが継続的に停止した時間を、第１の時間および前記第１の時間よりも長い第２の時間と比較するための比較手段と、
   前記エンジンが継続的に停止した時間が第１の時間より長く、かつ前記第２の時間より短い場合、推定された効率が予め定められた効率以上であるか否かを判断するための手段と、
   前記エンジンが継続的に停止した時間が前記第２の時間より長い場合、前記エンジンを始動するための第２の始動手段とを備える、エンジンの始動装置。
4. 前記エンジンの効率が増大するように、エンジン回転数および出力トルクのうちの少なくともいずれか一方を変更するための手段をさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンの始動装置。
5. 前記エンジンの効率が増大するように、前記エンジンの出力パワーと前記電動モータの出力パワーとの比率を変更するための手段をさらに備える、請求項１〜４のいずれかに記載のエンジンの始動装置。
6. 前記比較手段は、前記エンジンの燃料のベーパ量を、第１の量および前記第１の量よりも大きい第２の量と比較することにより、前記エンジンが継続的に停止した時間を、前記第１の時間および前記第２の時間と比較するための手段を含む、請求項１〜５のいずれかに記載のエンジンの始動装置。

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