JP2012111267A

JP2012111267A - 車両及び車両のエンジン始動方法

Info

Publication number: JP2012111267A
Application number: JP2010259514A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Kubota; 裕孝久保田; Yasuo Kuwabara; 康雄桑原; Tetsuya Miyamoto; 徹也宮本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2012-06-14

Abstract

【課題】低温時におけるエンジン始動の信頼性を向上させるとともに、装置の小型化を実現することのできる車両及び車両のエンジン始動方法を提供することを目的とする。
【解決手段】エンジン温度、エンジンルーム温度、車外温度、エンジン冷却水温度、吸気室温度の少なくともいずれか一つが予めそれぞれ設定されている低温閾値以下である場合に低温始動と判断し、エンジン始動の際においては、スタータ６及び第１電力変換装置９に駆動指令を出力し、スタータ６及び発電電動機２を作動させて、双方のトルクによりエンジン１を始動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に係り、特に、車両のエンジン始動に関するものである。

従来、エンジンスタータによるエンジン始動の他に、エンジンに接続された発電電動機の力行動作を利用してエンジンを始動させることの可能なハイブリッド車両が知られている。例えば、特許文献１には、冬季などの低温時において、エンジンオイルの粘度が高くなることにより、エンジンの始動に必要なクランキングトルクが所定値以上となった場合には、高電圧のメインバッテリを電源とする発電電動機のトルクによりエンジンを始動させ、エンジンの始動に必要なクランキングトルクが所定値未満である場合は、低電圧の補機バッテリを電源とするスタータによりエンジンを始動するハイブリッド車両が開示されている。

特開２０００−１５４７４１号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示されているようなハイブリッド車両では、低温時に発電電動機のトルクによってエンジンを始動させるため、低温時の始動トルクに合わせて発電電動機を設計しなければならず、発電電動機の寸法及び重量が大きくなり、車載性及び燃費が悪化してしまうという問題があった。
また、低温時には、バッテリの内部抵抗が上昇し、電圧低下が大きくなることから、バッテリの出力特性が低下してしまう。このため、低温時において、メインバッテリからエンジン始動に必要な電力が発電電動機に供給できず、エンジン始動が不可能となるおそれがあるという問題もあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、低温時におけるエンジン始動の信頼性を向上させるとともに、装置の小型化を実現することのできる車両及び車両のエンジン始動方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、低温時においてバッテリの出力特性が低下した場合でも、確実にエンジンを始動させることのできる車両及び車両のエンジン始動方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、車輪に動力を伝達するエンジンと、エンジンを始動するスタータと、前記エンジンの動力を車輪に伝達する動力伝達経路に設けられ、前記エンジンを始動する機能を有する発電電動機と、前記スタータに電力を供給する第１バッテリと、前記発電電動機に電力を供給する第２バッテリと、前記発電電動機と前記第２バッテリとの間に設けられた第１電力変換手段とを具備する車両のエンジン始動方法であって、エンジン温度、エンジンルーム温度、車外温度、エンジン冷却水温度、吸気室温度の少なくともいずれか一つが予めそれぞれ設定されている低温閾値以下である場合に低温始動と判断し、前記エンジン始動の際に、前記スタータ及び前記第１電力変換手段に駆動指令を出力し、前記スタータ及び前記発電電動機を作動させる車両のエンジン始動方法を提供する。

本発明によれば、低温始動であると判定した場合においては、スタータ及び発電電動機の両方により発生させたトルクによりエンジンを始動するので、確実にエンジンを始動させることができるとともに、スタータ及び発電電動機の定格を可及的に小さくすることができる。これにより、低温時におけるエンジン始動の信頼性を向上させることができるとともに、車両への搭載性を向上させることができる。

本発明は、車輪に動力を伝達するエンジンと、エンジンを始動するスタータと、前記エンジンの動力を車輪に伝達する動力伝達経路に設けられ、前記エンジンを始動する機能を有する発電電動機と、前記スタータに電力を供給する第１バッテリと、前記発電電動機に電力を供給する第２バッテリと、前記発電電動機と前記第２バッテリとの間に設けられた第１電力変換手段と、制御手段とを具備する車両であって、前記制御手段は、エンジンオイル温度、エンジンルーム温度、車外温度、エンジン冷却水温度、吸気室温度の少なくともいずれか一つが予めそれぞれに対応して設定されている低温閾値以下である場合に低温始動と判断し、前記エンジン始動の際に、前記スタータ及び前記第１電力変換手段に駆動指令を出力し、前記スタータ及び前記発電電動機を作動させる車両を提供する。

上記車両において、前記第１バッテリと前記第２バッテリとの間に設けられ、前記第２バッテリの電力を前記第１バッテリ及び前記スタータへ供給可能とする第２電力変換手段を備え、前記制御手段は、低温始動であると判断した場合において、前記第１バッテリの充電状態が予め設定されている始動可能条件を満たしているか否かを判断し、前記第１バッテリの充電状態が前記始動可能条件を満たしていないと判断した場合に、前記第２電力変換手段を作動させ、前記第２電力変換手段を介して前記第２バッテリの電力を前記スタータに供給することにより、前記スタータを作動させることとしてもよい。

上記構成によれば、第１バッテリの充電状態が予め設定されている始動可能条件を満たしておらず、スタータを駆動できないと判断された場合には、第２電力変換手段を作動させて、第２バッテリからスタータに電力を供給するので、第１バッテリの充電量が足りない場合であっても、スタータ及び発電電動機の双方を駆動することができ、双方からのトルクによるエンジン始動を確実に行うことができる。これにより、エンジン始動の信頼性を更に向上させることが可能となる。

上記車両において、前記第１バッテリと前記第２バッテリとの間に設けられ、前記第１バッテリの電力を前記第２バッテリ側へ供給可能とする第２電力変換手段を備え、前記制御手段は、前記低温始動であると判定した場合において、前記第２バッテリの充電状態が予め設定されている始動可能条件を満たしているか否かを判断し、前記第２バッテリの充電状態が前記始動可能条件を満たしていないと判断した場合に、前記第２電力変換手段を作動させ、前記第２電力変換手段を介して前記第１バッテリの電力を前記発電電動機に供給することにより、前記発電電動機を作動させることとしてもよい。

上記構成によれば、第２バッテリの充電状態が予め設定されている始動可能条件を満たしておらず、発電電動機を駆動できないと判断された場合には、第２電力変換手段を作動させて、第１バッテリから発電電動機に電力を供給するので、第２バッテリの充電量が足りない場合であっても、スタータ及び発電電動機の双方を駆動することができ、双方からのトルクによるエンジン始動を確実に行うことができる。これにより、エンジン始動の信頼性を更に向上させることが可能となる。

上記車両において、前記制御手段は、エンジン停止命令が入力された場合において、前記第１バッテリが前記始動可能条件を満たしていないときには、前記第１電力変換手段及び前記第２電力変換手段を作動させて前記第１バッテリを充電させた後に、前記エンジンを停止させることとしてもよい。

上記構成によれば、エンジンを停止する際に、第１バッテリが始動可能条件を満たしていない場合には、第１バッテリを充電させた後にエンジンを停止させるので、次回のエンジン始動において、第１バッテリからの電力供給によりスタータを確実に駆動させることができる。

上記車両において、前記制御手段は、エンジン停止命令が入力された場合において、前記第２バッテリが前記始動可能条件を満たしていないときには、前記第１電力変換手段を作動させて前記第２バッテリを充電させた後に、前記エンジンを停止させることとしてもよい。

上記構成によれば、エンジンを停止する際に、第２バッテリが始動可能条件を満たしていない場合には、第２バッテリを充電させた後にエンジンを停止させるので、次回のエンジン始動において、第２バッテリからの電力供給により発電電動機を確実に駆動させることができる。

本発明は、車輪に動力を伝達するエンジンと、エンジンを始動するスタータと、前記エンジンの動力を車輪に伝達する動力伝達経路に設けられた発電電動機と、前記スタータに電力を供給する第１バッテリと、前記発電電動機に電力を供給する第２バッテリと、前記発電電動機と前記第２バッテリとの間に設けられた第１電力変換手段と、制御手段とを具備し、前記エンジン始動時においては、前記第１バッテリからの電力供給により前記スタータを作動させ、そのトルクでエンジンを始動させるように設定されている車両であって、前記第１バッテリと前記第２バッテリとの間に設けられ、前記第２バッテリの電力を前記第１バッテリ及び前記スタータへ供給可能とする第２電力変換手段を備え、前記制御手段は、エンジン始動時において、前記第１バッテリの充電状態が予め設定されている始動可能条件を満たしているか否かを判断し、前記第１バッテリの充電状態が前記始動可能条件を満たしていないと判断した場合に、前記第２電力変換手段を作動させ、前記第２電力変換手段を介して前記第２バッテリの電力を前記スタータに供給することにより、前記スタータを作動させる車両を提供する。

本発明によれば、エンジン始動時において、第１バッテリの充電状態が始動可能条件を満たしていない場合には、第２電力変換手段を作動させて、第２バッテリの電力をスタータに供給するので、スタータの通常の電源として用いられる第１バッテリの充電量が不足している場合でも、確実にスタータを作動させて、エンジンを始動させることが可能となる。

本発明は、車輪に動力を伝達するエンジンと、エンジンを始動するスタータと、前記エンジンの動力を車輪に伝達する動力伝達経路に設けられた発電電動機と、前記スタータに電力を供給する第１バッテリと、前記発電電動機に電力を供給する第２バッテリと、前記発電電動機と前記第２バッテリとの間に設けられた第１電力変換手段と、制御手段とを具備し、前記エンジン始動時においては、前記第２バッテリからの電力供給により前記発電電動機を作動させ、そのトルクでエンジンを始動させるように設定されている車両であって、前記第１バッテリと前記第２バッテリとの間に設けられ、前記第１バッテリの電力を前記第２バッテリ側へ供給可能とする第２電力供給手段を備え、前記制御手段は、エンジン始動時において、前記第２バッテリの充電状態が予め設定されている始動可能条件を満たしているか否かを判定し、前記第２バッテリの充電状態が前記始動可能条件を満たしていないと判定した場合に、前記第２電力供給手段を作動させ、前記第２電力供給手段を介して前記第１バッテリの電力を前記発電電動機に供給することにより、前記発電電動機を作動させる車両を提供する。

本発明によれば、エンジン始動時において、第２バッテリの充電状態が始動可能条件を満たしていない場合には、第２電力供給手段を作動させて、第１バッテリの電力を発電電動機に供給するので、発電電動機の通常の電源として用いられる第２バッテリの充電量が不足している場合でも、確実に発電電動機を作動させて、エンジンを始動させることが可能となる。

本発明によれば、低温時におけるエンジン始動の信頼性を向上させるとともに、装置の小型化を実現することができるという効果を奏する。
また、本発明によれば、低温時においてバッテリの出力特性が低下した場合でも、確実にエンジンを始動させることができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る車両においてエンジン始動に関連する主な構成を示した図である。低温作動時と非低温作動時におけるトルク−回転数テーブルを比較して示した図である。本発明の第２の実施形態に係る車両においてエンジン始動に関連する主な構成を示した図である。本発明の第２の実施形態に係る車両のエンジン始動時における制御フローを示した図である。本発明の第２の実施形態に係る車両のエンジン停止時における制御フローの一例を示した図である。本発明の第３の実施形態に係る車両のエンジン始動時における制御フローの一例を示した図である。本発明の第３の実施形態に係る車両のエンジン始動時における制御フローの一例を示した図である。本発明の第３の実施形態の他の例に係る車両のエンジン始動に関連する主な構成を示した図である。

以下に、本発明の実施形態に係る車両のエンジン始動方法及び車両について、図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態においては、ハイブリッド車両を例に挙げて説明するが、これに限定されず、例えば、クレーンなどの大型補機を駆動させるための高圧バッテリを搭載した大型車両において、後述するエンジン始動方法を適用することとしてもよい。

〔第１の実施形態〕
図１は本発明の第１の実施形態に係る車両においてエンジン始動に関係する主な構成を示した図である。図１に示すように、車両は、ハイブリッド車両であり、駆動力源としてエンジン１と、発電電動機２とを備えている。発電電動機２は、エンジン１の動力を車輪３に伝達する動力伝達経路４に設けられている。また、動力伝達経路４において発電電動機２と車輪３との間にはトランスミッション５が設けられている。

エンジン１には、スタータ６及びエンジンオイルの温度を計測する温度センサ７が設けられている。スタータ６には、公知の直流モータが使用されており、スタータ６から出力されたトルクがエンジン１のフライホイールに伝達されてエンジン１が始動するようになっている。スタータ６は、低圧バッテリ（第１バッテリ）８からの電力供給を受けて作動する。低圧バッテリ８は、例えば、２４Ｖ型のバッテリであり、車載の補機（電力負荷）及びスタータ６に電力を供給する。

発電電動機２は、例えば、永久磁石を有するロータと、コイルが巻きつけられたステータとを備え、コイルに流れる電流を制御することにより、トルクを制御することができる。発電電動機２は、車両の走行時においては、高圧バッテリ（第２バッテリ）１０からの電力供給により力行動作を行い、動力を車輪３に伝達して車両を走行させる。また、発電電動機２は、車両の減速時においては、回生動作を行うことにより発電し、発電電力が高圧バッテリ１０に蓄えられる。また、発電電動機２は、エンジン始動時においては、力行動作を行い、発生したトルクをエンジン１に供給し、エンジン１を始動させる。発電電動機２と高圧バッテリ１０との間には第１電力変換装置９が設けられている。

第１電力変換装置９は、例えば、３相ブリッジ回路を備える双方向インバータであり、発電電動機２の力行動作時においては、高圧バッテリ１０からの直流電力を３相交流電力に変換して発電電動機２に供給するとともに、発電電動機２の回生動作時においては、発電により得た３相交流電力を直流電力に変換して高圧バッテリ１０に供給する。第１電力変換装置９のブリッジ回路のスイッチングを制御することにより、発電電動機２のトルクや回転数が制御される。高圧バッテリ１０は、例えば、定格電圧が約３００Ｖに設定されている。

温度センサ７によって計測されたエンジンオイル温度、スタータキー１１が操作されることによるエンジン始動指令などの情報は、制御装置１２ａに入力されるようになっている。
制御装置１２ａは、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、主記憶装置、補助記憶装置、及び入出力インターフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。

このような構成を備えるハイブリッド車両において、エンジン１の始動時には以下のような制御が制御装置１２ａにより行われる。
まず、運転手によりスタータキー１１が「ＡＣＣ（アクセサリ）」の位置に操作されると、制御装置１２ａが起動する。続いて、制御装置１２ａは、温度センサ７から通知されるエンジンオイル温度が予め決められている所定の低温閾値以下であるか否かを判定する。この結果、エンジンオイル温度が低温閾値以下であった場合には、低温作動が必要であると判断する。

続いて、運転手によりスタータキーが更に操作されオン状態にされることにより、エンジン始動指令が制御装置１２ａに入力されると、制御装置１２ａは、スタータ６及び第１電力変換装置９に対して駆動指令を出力する。これにより、スタータ６は低圧バッテリ８からの電力により作動し、また、第１電力変換装置９が駆動することにより、高圧バッテリ１０から発電電動機２に電力が供給され、発電電動機２が作動する。そして、スタータ６によるトルク及び発電電動機２によるトルクによりエンジン１が始動する。

エンジン始動後においては、制御装置１２ａは、図２に点線で示されるトルク−回転数テーブルに従って発電電動機２をトルク制御するためのトルク指令を第１電力変換装置９に出力し、また、スタータ６については、エンジン１の回転数が所定回転数に達したところで作動を停止する旨の指令を出力する。これにより、エンジン始動から徐々に走行へと制御が移行する。なお、図２において、点線は低温作動時におけるトルク指令、実線は非低温作動時におけるトルク指令を示している。このように、低温作動時においては、非低温作動時に比べてエンジン始動時に必要とされるトルクが約３倍に設定される。

以上、説明してきたように、本実施形態に係る車両及び車両のエンジン始動方法によれば、低温時であって、エンジン始動に必要なトルクが増大する場合においては、スタータ６及び発電電動機２の両方により発生させたトルクによりエンジン１を始動するので、確実にエンジン１を始動させることができるとともに、スタータ６及び発電電動機２の定格を可及的に小さくすることができる。これにより、低温時におけるエンジン始動の信頼性を向上させることができるとともに、車両への搭載性を向上させることができる。

なお、本実施形態では、エンジンオイルの温度に基づいて低温作動か否かを判断していたが、これに代えて、例えば、エンジンオイル温度、エンジン温度（例えば、エンジンの外周部分、より具体的にはエンジンのケーシングの温度）、エンジンルーム温度、車外温度、エンジンの冷却水温度、過給機のコンプレッサー出口とシリンダヘッドとを接続している吸気室の温度の少なくともいずれか一つが予めそれぞれに対応して設定されている低温閾値以下である場合に低温始動と判断することとしてもよい。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について、図３を用いて説明する。
本実施形態の車両及び車両のエンジン始動方法が第２の実施形態と異なる点は、図３に示すように、高圧バッテリ１０と低圧バッテリ８とを接続し、その接続線上に第２電力変換装置１３を設けた点である。以下、本実施形態の車両及び車両のエンジン始動方法について、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。

図３に示すように、高圧バッテリ１０と低圧バッテリ８とを接続する接続線上には、第２電力変換装置１３が設けられている。第２電力変換装置１３は、例えば、双方向性のＤＣ／ＤＣコンバータであり、高圧バッテリ１０の電圧を降圧して低圧バッテリ側へ供給するとともに、低圧バッテリ８の電圧を昇圧して高圧バッテリ１０側へ供給する。これにより、低圧バッテリ８の充電率が少なくなった場合には、高圧バッテリ１０に蓄電されている電力を低圧バッテリ８や低圧バッテリ８に接続されている電力負荷やスタータ６へ供給することができ、同様に、高圧バッテリ１０の充電率が少なくなった場合には、低圧バッテリ８に蓄電されている電力を高圧バッテリ１０及び高圧バッテリ１０に接続されている電力負荷に供給できるとともに、第１電力変換装置９を介して発電電動機２に供給することが可能となる。

また、本実施形態では、低圧バッテリ８及び高圧バッテリ１０の充電率情報が制御装置１２ｂに入力される構成とされている。充電率情報の一例としては、例えば、残容量情報（ＳＯＣ）、端子間電圧などが挙げられる。一般的に、ハイブリッド車両においては、高圧バッテリ１０について専用の制御装置が設けられ、高圧バッテリの残容量（ＳＯＣ）など充電状態に関する詳細情報が専用の制御装置により監視されるようになっている。したがって、このような専用の制御装置（図示略）と制御装置１２ｂとが通信を行うことにより、制御装置１２ｂが高圧バッテリ１０のＳＯＣ情報を充電率情報として取得する。

また、低圧バッテリ８については、定格電圧が２４Ｖ程度と低いため、高圧バッテリ１０のような高度な制御は必要とされず、専用の制御装置が設けられていないことが多い。従って、低圧バッテリ８に関しては、例えば、端子間電圧を検出する電圧センサ（図示略）を設け、この電圧センサによって計測されたセンサ値を充電率情報として制御装置１２ｂに出力する。なお、高圧バッテリ１０及び低圧バッテリにおける充電率情報を取得する方法は、このような方法に限定されず、高圧バッテリと低圧バッテリの充電率が制御装置１２ｂに通知される方法であれば手法は問わない。

次に、本実施形態に係る制御装置１２ｂの処理手順について、図４に示したフローチャートを用いて説明する。
まず、運転手によりスタータキー１１が「ＡＣＣ（アクセサリ）」の位置に操作されると、エンジン装置１２ｂが起動する（ステップＳＡ１）。続いて、制御装置１２ｂは温度センサ７から入力されるエンジンオイル温度が低温閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳＡ２）。この結果、エンジンオイル温度が低温閾値以下であった場合には（ステップＳＡ２において「ＹＥＳ」）、続いて、低圧バッテリ８及び高圧バッテリ１０の充電状態が予めそれぞれに対応して設定されている始動可能条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳＡ３）。

具体的には、低圧バッテリ８においては、電圧センサから入力される端子間電圧が予め設定されている電圧閾値以上であるか否かを判定する。ここで、電圧閾値は、スタータ６を駆動するのに必要となる電力に相当する電圧値以上に設定されている。また、高圧バッテリ１０においては、専用の制御装置から入力される残容量（ＳＯＣ）が予め設定されているＳＯＣ閾値以上であるか否かを判定する。ここで、ＳＯＣ閾値は、発電電動機２がエンジン始動に必要とされるトルクを出力するのに必要となる電力に相当する残容量以上に設定されている。

この結果、低圧バッテリ８が始動可能条件を満たしておらず、高圧バッテリ１０が始動可能条件を満たしていると判断した場合には（ステップＳＡ３において「低圧バッテリＮＧ，高圧バッテリＯＫ」）、第２電力変換装置１３に対して駆動指令を出力し、高圧バッテリ１０の電圧を降圧して低圧バッテリ側に供給可能とする（ステップＳＡ４）。また、高圧バッテリ１０が始動可能条件を満たしておらず、低圧バッテリ８が始動可能条件を満たしていると判断した場合には（ステップＳＡ３において「低圧バッテリＯＫ，高圧バッテリＮＧ」）、第２電力変換装置１３に対して駆動指令を出力し、低圧バッテリ８の電圧を昇圧して高圧バッテリ側に供給可能とする（ステップＳＡ５）。また、低圧バッテリ８及び高圧バッテリ１０のいずれも始動可能条件を満たしていると判断した場合は（ステップＳＡ３において「低圧バッテリＯＫ，高圧バッテリＯＫ」）、第２電力変換装置１３に対して駆動指令を出力せずに、ステップＳＡ６に進む。

続いて、運転手によりスタータキーが「ＯＮ」の位置に操作され、エンジン始動指令が制御装置１２ｂに入力されると（ステップＳＡ６において「ＹＥＳ」）、制御装置１２ｂは、スタータ６及び第１電力変換装置９に対して駆動指令を出力する（ステップＳＡ７）。これにより、低圧バッテリ８が始動可能条件を満たしていない場合には、高圧バッテリ１０からの電力供給を受けてスタータ６が駆動され、また、高圧バッテリ１０が始動可能条件を満たしていない場合には低圧バッテリ８からの電力供給を受けて第１電力変換装置９を介して発電電動機２が駆動されることになる。そして、駆動されたスタータ６及び発電電動機２により発生されたトルクによりエンジン１が始動される。
なお、ステップＳＡ２において、エンジンオイル温度が低温閾値を超えていると判定された場合には、ステップＳＡ８に移行し、非低温時におけるエンジン始動制御が行われる。

以上説明してきたように、本実施形態に係る車両及び車両のエンジン始動方法によれば、低圧バッテリ８及び高圧バッテリ１０のうち、いずれか一方のバッテリの残容量が低下しており、スタータ６または発電電動機２を駆動できないと判断された場合であっても、第２電力変換装置１３を作動させて、他方のバッテリから電力供給を補助するので、スタータ６及び発電電動機２を駆動することができ、双方からのトルクによるエンジン始動を確実に行うことができる。これにより、エンジン始動の信頼性を更に向上させることが可能となる。

また、第２の実施形態において、エンジン停止時には、制御装置１２ｂが図５に示すような制御フローに従って処理を行うことにより、次回のエンジン始動に備えることとしてもよい。

まず、スタータキー１１が操作されることにより、エンジン停止指令が制御装置１２ｂに入力されると、制御装置１２ｂは、低圧バッテリ８及び高圧バッテリ１０の充電状態が始動可能条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳＢ１）。この結果、低圧バッテリ８が始動可能条件を満たしていないと判定した場合には（ステップＳＢ１において「低圧バッテリＮＧ」）、第１電力変換装置９及び第２電力変換装置１３を作動させる（ステップＳＢ２）。この結果、エンジンの回転力により発電電動機２が発電し、発電電力が第１電力変換装置９および第２電力変換装置１３を介して低圧バッテリ８に供給され、低圧バッテリ８が充電される。

また、上記ステップＳＢ１において、高圧バッテリ１０の充電状態が始動可能条件を満たしていないと判定した場合には（ステップＳＢ１において「高圧バッテリＮＧ」）、第１電力変換装置９を作動させる（ステップＳＢ３）。この結果、発電電動機２による発電電力が第１電力変換装置９を介して高圧バッテリ１０に供給され、高圧バッテリ１０が充電される。そして、低圧バッテリ８及び高圧バッテリ１０の双方の充電状態が始動可能条件を満たすと（ステップＳＢ４において「ＹＥＳ」）、制御装置１２ｂは、エンジンを停止させる（ステップＳＢ５）。なお、上記ステップＳＢ１において、低圧バッテリ８及び高圧バッテリ１０のいずれも始動可能条件を満たしていると判定した場合には、上述した充電作業は行わずに、ステップＳＢ５に進み、エンジンを停止させる。

以上、説明してきたように、エンジン停止指令がスタータキー１１から入力された場合には、制御装置１２ｂは、低圧バッテリ８及び高圧バッテリ１０の双方について、次回のエンジン始動が可能な状態にあるか否かを確認し、充電状態が不足している場合には、充電を行ってからエンジン１を停止させるので、次回のエンジン始動において、スタータ６及び発電電動機２を確実に駆動させることができる。また、このように、エンジン停止時において、低圧バッテリ８及び高圧バッテリ１０を十分に充電しておくことにより、次回のエンジン始動時において、第２電力変換装置１３を介して、低圧バッテリ８から高圧バッテリ１０へ、または、高圧バッテリ１０から低圧バッテリ８への電力供給が不要となる。これにより、第２電力変換装置１３の利用をエンジン停止時における低圧バッテリ８の充電に限定することができ、電流の流れを高圧バッテリ側から低圧バッテリ側への一方向へ限ることができる。この結果、第２電力変換装置１３においては降圧の機能のみを設ければ足りることとなり、第２電力変換装置１３の小型化を図ることができ、搭載性を更に向上させることが可能となる。

〔第３の実施形態〕
上述の第１及び第２の実施形態においては、エンジンの低温作動時において、スタータ６及び発電電動機２の両方のトルクを用いてエンジン１を始動させる場合について説明したが、本実施形態に係る車両及び車両のエンジン始動方法では、スタータ６及び発電電動機２のいずれか一方のトルクによりエンジン１を始動させる。具体的には、エンジン始動に用いられる機構及びエンジン始動の際にメインに使用されるバッテリを予め設定しておき、メインに使用されるバッテリの充電率が不足する場合に他方のバッテリからの電力供給を受けるようにしている。

以下、本実施形態の車両及び車両のエンジン始動方法について、第２の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。また、本実施形態に係る車両の機械的構成については、図３に示した第２の実施形態に係る車両と同じであるため、図３を引用して説明する。

≪スタータ及び低圧バッテリが設定されている場合≫
例えば、エンジン始動に用いられる機構としてスタータ６が、エンジン始動時にメインに用いられるバッテリとして低圧バッテリ８が設定されていた場合、制御装置１２ｂは、図６に示すフローチャートに従ってエンジン始動の制御を行う。
まず、運転手によりスタータキー１１が「ＡＣＣ（アクセサリ）」の位置に操作されると、制御装置１２ｂが起動する（ステップＳＣ１）。続いて、制御装置１２ｂは温度センサ７から入力されるエンジンオイル温度が低温閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳＣ２）。この結果、エンジンオイル温度が低温閾値以下であった場合には（ステップＳＣ２において「ＹＥＳ」）、続いて、メインに使用される低圧バッテリ８の充電状態が予め設定されている始動可能条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳＣ３）。

この結果、低圧バッテリ８が始動可能条件を満たしていなかった場合には（ステップＳＣ３において「低圧バッテリＮＧ」）、第２電力変換装置１３に対して駆動指令を出力する（ステップＳＣ４）。これにより、高圧バッテリ１０の電圧が第２電力変換装置１３によって降圧されて、低圧バッテリ側に供給されることとなる。一方、上記ステップＳＣ３において、低圧バッテリ８が始動可能条件を満たしている場合には（ステップＳＣ３において「低圧バッテリＯＫ」）、第２電力変換装置１３を作動させずにステップＳＣ５に進む。

続いて、運転手によりスタータキーが「ＯＮ」の位置に操作され、エンジン始動指令が制御装置１２ｂに入力されると（ステップＳＣ５において「ＹＥＳ」）、制御装置１２ｂは、スタータ６に対して駆動指令を出力する（ステップＳＣ６）。これにより、低圧バッテリ８が始動可能条件を満たしていない場合には、高圧バッテリ１０からの電力供給を受けてスタータ６が駆動され、また、低圧バッテリ８が始動可能条件を満たしていた場合には、第２電力変換装置１３が作動されることなく、低圧バッテリ８からの電力供給によりスタータ６が駆動される。そして、駆動されたスタータ６からのトルクによりエンジン１が始動される。
なお、ステップＳＣ２において、エンジンオイル温度が低温閾値を超えていると判定された場合には、ステップＳＣ７に移行し、非低温時におけるエンジン始動制御が行われる。

≪発電電動機及び高圧バッテリが設定されている場合≫
次に、エンジン始動に用いられる機構として発電電動機が、エンジン始動時にメインに用いられるバッテリとして高圧バッテリが設定されていた場合、制御装置１２ｂは、図７に示すフローチャートに従ってエンジン始動の制御を行う。
まず、運転手によりスタータキー１１が「ＡＣＣ（アクセサリ）」の位置に操作されると、制御装置１２ｂが起動する（ステップＳＤ１）。続いて、制御装置１２ｂは温度センサ７から入力されるエンジンオイル温度が低温閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳＤ２）。この結果、エンジンオイル温度が低温閾値以下であった場合には（ステップＳＤ２において「ＹＥＳ」）、続いて、メインに使用される高圧バッテリ１０の充電状態が予め設定されている始動可能条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳＤ３）。

この結果、高圧バッテリ１０が始動可能条件を満たしていなかった場合には（ステップＳＤ３において「高圧バッテリＮＧ」）、第２電力変換装置（第２電力供給手段）１３に対して駆動指令を出力する（ステップＳＤ４）。これにより、低圧バッテリ８の電圧が第２電力変換装置１３によって昇圧されて、高圧バッテリ側に供給されることとなる。一方、上記ステップＳＤ３において、高圧バッテリ１０が始動可能条件を満たしている場合には（ステップＳＤ３において「高圧バッテリＯＫ」）、第２電力変換装置１３を作動させずにステップＳＤ５に進む。

続いて、運転手によりスタータキーが「ＯＮ」の位置に操作され、エンジン始動指令が制御装置１２ｂに入力されると（ステップＳＤ５において「ＹＥＳ」）、制御装置１２ｂは、第１電力変換装置９に対して駆動指令を出力する。これにより、高圧バッテリ１０が始動可能条件を満たしていない場合には、低圧バッテリ８からの電力供給を受けて発電電動機２が駆動され、また、高圧バッテリ１０が始動可能条件を満たしていた場合には、第２電力変換装置１３が作動されることなく、高圧バッテリ１０からの電力供給により発電電動機２が駆動される（ステップＳＤ６）。そして、駆動された発電電動機２により発生されたトルクによりエンジンが始動される。
なお、ステップＳＤ２において、エンジンオイル温度が低温閾値を超えていると判定された場合には、ステップＳＤ７に移行し、非低温時におけるエンジン始動制御が行われる。

以上説明してきたように、本実施形態に係る車両及び車両のエンジン始動方法によれば、エンジン始動に用いる機構をスタータ６及び発電電動機２のいずれか一方に予め決めるとともに、メインに使用するバッテリについても予め定めておき、エンジン始動時においては、メインに使用するバッテリの充電状態が始動可能条件を満たしていない場合に、第２電力変換装置１３を作動させて、他方のバッテリからの電力供給を可能とする。これにより、メインに使用するバッテリの充電状態が不足している場合であっても、確実にスタータ６または発電電動機２を駆動して、エンジン１を始動させることが可能となる。更に、エンジン始動に用いる機構及びメインに用いるバッテリを予め定めておくことで、第２電力変換装置１３における電流の向きを一方向に限定することができる。これにより、第２電力変換装置１３の構成の簡素化を図ることができる。

また、本実施形態において、エンジン始動に用いられる機構として発電電動機２が、エンジン始動時にメインに用いられるバッテリとして高圧バッテリ１０が設定されている場合には、第２電力変換装置１３に代えて、図８に示すように、低圧バッテリ８と高圧バッテリ１０とを接続する接続線上に、接続を接続／遮断するためのスイッチング素子１５と、電流の流れを低圧バッテリ側から高圧バッテリ側へ制限するためのダイオード１６とからなる回路（第２電力供給手段）を設けることとしてもよい。そして、高圧バッテリ１０の充電状態が始動可能条件を満たしていない場合には、スイッチング素子１５をオン状態として低圧バッテリ側と高圧バッテリ側とを接続することにより、低圧バッテリ８から発電電動機２への電力供給を可能とし、発電電動機２によるエンジン始動を実現することとしても良い。このように、スイッチング素子１５とダイオード１による回路を用いることで構成をより簡素化することが可能となる。

１エンジン
２発電電動機
３車輪
４動力伝達経路
５トランスミッション
６スタータ
７温度センサ
８低圧バッテリ
９第１電力変換装置
１０高圧バッテリ
１１スタータキー
１２ａ，１２ｂ制御装置
１３第２電力変換装置
１５スイッチング素子
１６ダイオード

Claims

車輪に動力を伝達するエンジンと、エンジンを始動するスタータと、前記エンジンの動力を車輪に伝達する動力伝達経路に設けられ、前記エンジンを始動する機能を有する発電電動機と、前記スタータに電力を供給する第１バッテリと、前記発電電動機に電力を供給する第２バッテリと、前記発電電動機と前記第２バッテリとの間に設けられた第１電力変換手段とを具備する車両のエンジン始動方法であって、
エンジン温度、エンジンルーム温度、車外温度、エンジン冷却水温度、吸気室温度の少なくともいずれか一つが予めそれぞれ設定されている低温閾値以下である場合に低温始動と判断し、前記エンジン始動の際に、前記スタータ及び前記第１電力変換手段に駆動指令を出力し、前記スタータ及び前記発電電動機を作動させる車両のエンジン始動方法。
車輪に動力を伝達するエンジンと、エンジンを始動するスタータと、前記エンジンの動力を車輪に伝達する動力伝達経路に設けられ、前記エンジンを始動する機能を有する発電電動機と、前記スタータに電力を供給する第１バッテリと、前記発電電動機に電力を供給する第２バッテリと、前記発電電動機と前記第２バッテリとの間に設けられた第１電力変換手段と、制御手段とを具備する車両であって、
前記制御手段は、エンジンオイル温度、エンジンルーム温度、車外温度、エンジン冷却水温度、吸気室温度の少なくともいずれか一つが予めそれぞれに対応して設定されている低温閾値以下である場合に低温始動と判断し、前記エンジン始動の際に、前記スタータ及び前記第１電力変換手段に駆動指令を出力し、前記スタータ及び前記発電電動機を作動させる車両。
前記第１バッテリと前記第２バッテリとの間に設けられ、前記第２バッテリの電力を前記第１バッテリ及び前記スタータへ供給可能とする第２電力変換手段を備え、
前記制御手段は、低温始動であると判断した場合において、前記第１バッテリの充電状態が予め設定されている始動可能条件を満たしているか否かを判断し、前記第１バッテリの充電状態が前記始動可能条件を満たしていないと判断した場合に、前記第２電力変換手段を作動させ、前記第２電力変換手段を介して前記第２バッテリの電力を前記スタータに供給することにより、前記スタータを作動させる請求項２に記載の車両。
前記第１バッテリと前記第２バッテリとの間に設けられ、前記第１バッテリの電力を前記第２バッテリ側へ供給可能とする第２電力変換手段を備え、
前記制御手段は、前記低温始動であると判定した場合において、前記第２バッテリの充電状態が予め設定されている始動可能条件を満たしているか否かを判断し、前記第２バッテリの充電状態が前記始動可能条件を満たしていないと判断した場合に、前記第２電力変換手段を作動させ、前記第２電力変換手段を介して前記第１バッテリの電力を前記発電電動機に供給することにより、前記発電電動機を作動させる請求項２に記載の車両。
前記制御手段は、エンジン停止命令が入力された場合において、前記第１バッテリが前記始動可能条件を満たしていないときには、前記第１電力変換手段及び前記第２電力変換手段を作動させて前記第１バッテリを充電させた後に、前記エンジンを停止させる請求項３または請求項４に記載の車両。
前記制御手段は、エンジン停止命令が入力された場合において、前記第２バッテリが前記始動可能条件を満たしていないときには、前記第１電力変換手段を作動させて前記第２バッテリを充電させた後に、前記エンジンを停止させる請求項３または請求項４に記載の車両。
車輪に動力を伝達するエンジンと、エンジンを始動するスタータと、前記エンジンの動力を車輪に伝達する動力伝達経路に設けられた発電電動機と、前記スタータに電力を供給する第１バッテリと、前記発電電動機に電力を供給する第２バッテリと、前記発電電動機と前記第２バッテリとの間に設けられた第１電力変換手段と、制御手段とを具備し、前記エンジン始動時においては、前記第１バッテリからの電力供給により前記スタータを作動させ、そのトルクでエンジンを始動させるように設定されている車両であって、
前記第１バッテリと前記第２バッテリとの間に設けられ、前記第２バッテリの電力を前記第１バッテリ及び前記スタータへ供給可能とする第２電力変換手段を備え、
前記制御手段は、エンジン始動時において、前記第１バッテリの充電状態が予め設定されている始動可能条件を満たしているか否かを判断し、前記第１バッテリの充電状態が前記始動可能条件を満たしていないと判断した場合に、前記第２電力変換手段を作動させ、前記第２電力変換手段を介して前記第２バッテリの電力を前記スタータに供給することにより、前記スタータを作動させる車両。
車輪に動力を伝達するエンジンと、エンジンを始動するスタータと、前記エンジンの動力を車輪に伝達する動力伝達経路に設けられた発電電動機と、前記スタータに電力を供給する第１バッテリと、前記発電電動機に電力を供給する第２バッテリと、前記発電電動機と前記第２バッテリとの間に設けられた第１電力変換手段と、制御手段とを具備し、前記エンジン始動時においては、前記第２バッテリからの電力供給により前記発電電動機を作動させ、そのトルクでエンジンを始動させるように設定されている車両であって、
前記第１バッテリと前記第２バッテリとの間に設けられ、前記第１バッテリの電力を前記第２バッテリ側へ供給可能とする第２電力供給手段を備え、
前記制御手段は、エンジン始動時において、前記第２バッテリの充電状態が予め設定されている始動可能条件を満たしているか否かを判定し、前記第２バッテリの充電状態が前記始動可能条件を満たしていないと判定した場合に、前記第２電力供給手段を作動させ、前記第２電力供給手段を介して前記第１バッテリの電力を前記発電電動機に供給することにより、前記発電電動機を作動させる車両。