JP2013193551A - ハイブリッド車両のエンジン始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン始動に走行用モータを利用することによりスタータモータの負担を軽減できると共に、スタータモータのピニオンギヤとリングギヤとの噛合時に生じる摩耗を軽減できるハイブリッド車両のエンジン始動制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン始動条件が成立したときに（Ｓ２がＹes）、まずクラッチ４を接続して走行用モータ６によりエンジン２のクランキングを開始する（Ｓ１２，１４）。エンジン２のクランク角が所定クランク角Ｎ°CAだけ変化し（Ｓ１６がＹes）、スタータモータ４４のピニオンを無理なく始動可能となり、且つクランキングに大きな駆動トルクを要しなくなると、クラッチ４を切断して走行用モータ６を停止させ、スタータモータ４４により引き続きエンジン２をクラキングして始動を完了させる（Ｓ１８〜２６）。
【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係り、詳しくはエンジン始動に走行用モータを利用することによりスタータモータの負担を軽減す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に関する。

周知のようにエンジン始動時のクランキングは、フライホイールのリングギヤにスタータモータのピニオンギヤを噛合させて回転駆動することで行われている。スタータモータはエンジン始動の度に作動し、特に信号待ちなどでの一時停車時にエンジンを自動停止及び自動始動するアイドルストップスタート機能を備えた車両では、エンジン始動の頻度が格段に高くなる。このためエンジン始動に伴うスタータモータの負担を極力低減するために、エンジン始動時にハイブリッド車両の走行用モータを利用するようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の技術では、まずスタータモータによりエンジンのクランキングを開始し、エンジン回転速度が２０rpmを超えると走行用モータを作動させてクランキングをアシストし、これによりスタータモータの負担軽減を図っている。

特開２００２−０４８０３６号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術はスタータモータの負担軽減に対して十分な効果を達成しているとは言い難かった。
本発明者は、エンジン始動時のクランキングに要する駆動トルクを測定する試験を実施した。その結果、図２に示すように、クランキングに大きな駆動トルクを要するのはクランキング開始直後のごく短時間に限られ、それ以降にはそれほど大きな駆動トルクを要しないことが判明した。特許文献１の技術ではエンジン回転速度が20rpmを超えたときに走行用モータのアシストを開始しているが、この時点では既に大きな駆動トルクが必要な期間を過ぎている。このため走行用モータによるアシストは、エンジンをクランキングする際のスタータモータの負担軽減にほとんど貢献していないことになる。

また、このようなスタータモータ本体の負担以外にも、クランキングの際にはピニオンギヤとリングギヤとを噛合させるためギヤ摩耗への対策が要望されている。即ち、クランキングに先行してスタータモータのピニオンギヤはリングギヤと噛合するが、噛合前の両ギヤの位相は必ずしも一致していないため、軸方向にスライドしたピニオンギヤがリングギヤに対して歯を摺接させながら半ば強引に噛合することになる。このようなギヤ噛合が摩耗を進行させる主な要因であるが、特許文献１の技術でも同様の過程を経てギヤ噛合させるため、不具合の解決には何ら貢献しなかった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エンジン始動に走行用モータを利用することによりスタータモータの負担を軽減できると共に、スタータモータのピニオンギヤとリングギヤとの噛合時に生じる摩耗を軽減でき、もってスタータモータ本体及び各ギヤの耐久信頼性を向上することができる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にある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、エンジン及び走行用モータの駆動トルクを任意に駆動輪側に伝達して走行可能であると共に、走行用モータの駆動トルクをエンジン側にも伝達可能に構成されたハイブリッド車両の制御装置において、エンジンをクランキングするためのスタータモータと、エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手段と、予め設定されたエンジン始動条件の成立時に、走行用モータの駆動トルクをエンジンに伝達してエンジンのクランキングを開始し、クランク角検出手段によりエンジンの所定クランク角の変位が検出された場合に、スタータモータを起動してエンジンのクランキングを継続することにより始動を完了させるエンジン始動制御手段とを備えたものである。

請求項２の発明は、請求項１において、ハイブリッド車両が、エンジンと前記走行用モータとの間に走行用クラッチを介装し、走行用クラッチを接続することにより走行用モータの駆動トルクをエンジン側に伝達するように構成され、エンジン始動制御手段が、エンジン始動条件の成立時に、走行用クラッチを接続状態に制御して該クラッチを介して走行用モータの駆動トルクをエンジン側に伝達し、所定クランク角の変位の検出時には、クラッチを接続状態から切断状態に制御して前記スタータモータを起動するものである。
請求項３の発明は、請求項１または２において、エンジン始動制御手段が、所定クランク角の変位の検出時に、スタータモータを起動すると共に走行用モータの駆動トルクを０に制御するものである。
請求項４の発明は、請求項１乃至３において、走行用モータに電力を供給するバッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段を備え、エンジン始動制御手段が、エンジン始動条件の成立時においてバッテリ充電量検出手段により検出されたバッテリの充電量が予め設定された所定充電量未満の場合、走行用モータを用いることなくスタータモータにより前記エンジンをクランキングして始動するものである。
請求項５の発明は、請求項１乃至４において、エンジンの温度を検出するエンジン温度検出手段を備え、エンジン始動制御手段が、エンジン始動条件の成立時においてエンジン温度検出手段により検出されたエンジンの温度が予め設定された所定温度未満の場合、走行用モータを用いることなくスタータモータによりエンジンをクランキングして始動するものである。

以上説明したように請求項１の発明のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置によれば、エンジン始動条件の成立時に走行用モータによりエンジンをクランキングし始め、これにより所定クランク角の変位が検出されると、スタータモータを起動してクランキングを継続することによりエンジンの始動を完了するようにした。
所定クランク角の変位が検出された時点では、エンジンのリングギヤが回転し始めており、且つ、クランキング開始直後の大きな駆動トルクを要する期間を過ぎている。このため、スタータモータのピニオンギヤをリングギヤに無理なく噛合させることができ、噛合時に発生するギヤ摩耗を大幅に軽減してギヤの耐久信頼性を向上することができる。また、スタータモータが大きな駆動トルクを要することなくエンジンのクランキングを継続でき、スタータモータの負担を軽減して耐久信頼性を向上することができる。

請求項２の発明のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置によれば、請求項１に加えて、エンジンと走行用モータとの間に走行用クラッチを介装してハイブリッド車両を構成し、エンジン始動条件の成立時に、走行用クラッチを接続して走行用モータの駆動トルクをエンジン側に伝達し、所定クランク角の変位の検出時には、クラッチを切断してスタータモータを起動するようにした。
従って、このようなエンジンと走行用モータとの間に走行用クラッチを介装してハイブリッド車両においても、本発明のエンジン始動制御を適用することができる。そして、クラッチを切断してスタータモータを起動するため、走行用モータの質量負荷がスタータモータに作用しなくなる。このためスタータモータに要求される駆動トルクがより軽減され、その耐久信頼性を一層向上することができる。

請求項３の発明のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置によれば、請求項１または２に加えて、所定クランク角の変位の検出時に、スタータモータを起動すると共に走行用モータの駆動トルクを０に制御するようにした。従って、不要な走行用モータの消費電力を節減することができる。
請求項４の発明のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置によれば、請求項１乃至３に加えて、エンジン始動条件の成立時においてバッテリの充電量が所定充電量未満の場合にスタータモータによりエンジンをクランキングするようにした。従って、このときバッテリの充電量は低いが、走行用モータを使用しないことからバッテリの消耗を抑制して充電量を確保することができる。
請求項５の発明のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置によれば、請求項１乃至４に加えて、エンジン始動条件の成立時においてエンジン温度が所定温度未満の場合にスタータモータによりエンジンをクランキングするようにした。従って、エンジン温度が低いとオイル粘度の増加によりクランキング時のエンジンフリクションが増大するが、走行用モータを使用しないことからバッテリの消耗を抑制して充電量を確保することができる。

実施形態のエンジン始動制御装置が適用されたハイブリッド電気自動車を示す全体構成図である。 エンジン始動時のクランキングに要する駆動トルクを測定した試験結果を示す図である。 エンジンＥＣＵが実行するエンジン始動制御ルーチンを示すフローチャートである。 モータ使用条件を決定するための制御マップを示す図である。

以下、本発明を具体化したハイブリッド車両のエンジン始動制御装置の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のエンジン始動制御装置が適用されたハイブリッド電気自動車を示す全体構成図である。エンジン始動制御装置の説明に先立って、まず同図に基づき車両全体の構成について述べる。
ハイブリッド電気自動車１はいわゆるパラレル型ハイブリッド車両であり、本実施形態ではトラックとして構成されている。なお、以下の説明では、ハイブリッド電気自動車１を車両と称する場合もある。
ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）２の出力軸には走行用クラッチ４の入力軸が連結されており、走行用クラッチ４の出力軸には例えば永久磁石式同期電動機のように発電も可能な走行用モータ６の回転軸を介して自動変速機８の入力軸が連結されている。自動変速機８は一般的な手動変速機をベースとして走行用クラッチ４の断接操作及び変速段の切換操作を自動化したものであり、本実施形態では、前進６速後退１速の変速段を有し、発進段としては第２速が設定されている。当然ながら、エンジン２や変速機８の形式はこれに限定されるものではなく任意に変更可能であり、例えばガソリンエンジンに具体化したり、通常の手動変速機に具体化したりしてもよい。

また、変速機８の出力軸はプロペラシャフト１０、差動装置１２及び駆動軸１４を介して左右の駆動輪１６に接続されている。従って、走行用クラッチ４の切断時には走行用モータ６のみが変速機８を介して駆動輪１６側と連結され、走行用クラッチ４の接続時にはエンジン２及び走行用モータ６が共に変速機８を介して駆動輪１６側と連結される。
走行用モータ６は、走行用バッテリ１８に蓄えられた直流電力がインバータ２０によって交流電力に変換されて供給されることによりモータとして作動し、その駆動トルクが変速機８により適宜変速された後に駆動輪１６に伝達されることにより車両１を走行させる。また、アクセルオフにより車両１が減速する惰行運転時には、走行用モータ６が発電機として作動して交流電力を発電すると共に、回生トルクを発生させて駆動輪１６に制動力を作用させながら車両１を減速させる。そして、発電された交流電力はインバータ２０によって直流電力に変換された後にバッテリ１８に充電され、これにより車両１の減速エネルギが電気エネルギとして回収されて、その後に走行用モータ６による走行に有効利用される。

一方、エンジン２の駆動力は、走行用クラッチ４が接続されているときに走行用モータ６の回転軸を経由して変速機８に伝達され、適宜変速された後に駆動輪１６に伝達される。従って、エンジン２の駆動力が駆動輪１６に伝達されているとき、走行用モータ６がモータとして作動しない場合には、エンジン２の駆動力のみが変速機８を介して駆動輪１６に伝達され、走行用モータ６がモータとして作動する場合には、エンジン２及び走行用モータ６の駆動力が共に変速機８を介して駆動輪１６に伝達されることになる。

また、バッテリ１８の充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下してバッテリ１８の充電が必要になると、車両１の走行中であっても走行用モータ６が発電機として作動すると共に、エンジン２の駆動力の一部を用いて走行用モータ６を作動することにより発電が行われ、発電された交流電力をインバータ２０によって直流電力に変換した後にバッテリ１８に充電するようにしている。
車両ＥＣＵ２２は、車両１やエンジン２の運転状態、及びエンジンＥＣＵ２４、インバータＥＣＵ２６並びにバッテリＥＣＵ２８からの情報などに応じて、図示しないアクチュエータを駆動制御して走行用クラッチ４の断接制御及び変速機８の変速制御を行うと共に、これらの制御状態や車両１の走行状態に合わせてエンジン２や走行用モータ６を適切に運転するための統合制御を行う。

そして車両ＥＣＵ２２には、このような制御のために、アクセルペダル３０の操作量θaccを検出するアクセルセンサ３２、車両１の速度Ｖを検出する車速センサ３４、エンジン２の出力軸の回転速度Ｎeを検出するエンジン回転速度センサ３５（クランク角検出手段）、走行用モータ６の回転速度Ｎg（変速機８の入力回転速度）を検出する電動機回転速度センサ３６、ブレーキペダル３９の踏込操作を検出するブレーキセンサ４０、及びエンジン冷却水温Ｔwを検出する水温センサ４２（エンジン温度検出手段）などのセンサ類が接続されている。
これらの検出情報に基づき車両ＥＣＵ２２は、車両１の走行に必要な要求トルクを演算し、この要求トルクをエンジン２側と走行用モータ６側とに配分する。また、これと並行して要求トルク、車両１の走行状態、エンジン２及び走行用モータ６の運転状態、或いはバッテリ１８のＳＯＣなどに基づき走行モード（エンジン走行、モータ走行、エンジン・モータ走行）を選択し、選択した走行モードを実行すべくエンジンＥＣＵ２４及びインバータＥＣＵ２６に指令を出力すると共に、適宜変速機８の変速制御を実行する。

エンジンＥＣＵ２４は、車両ＥＣＵ２２によって設定された走行モード及びエンジントルクを達成するように、噴射量制御や噴射時期制御を実行してエンジン２を運転させる。
また、インバータＥＣＵ２６は、車両ＥＣＵ２２によって設定された走行モード及び走行用モータ６のトルクを達成するように、インバータ２０を駆動制御して走行用モータ６を力行制御によりモータ作動させたり、回生制御によりジェネレータ作動させたりする。
また、バッテリＥＣＵ２８は、バッテリ１８の温度、バッテリ１８の電圧、インバータ２０とバッテリ１８との間に流れる電流などを検出すると共に、これらの検出結果からバッテリ１８のＳＯＣを求め、そのＳＯＣを検出結果と共に車両ＥＣＵ２２に出力する（バッテリ充電量検出手段）。

一方、車両ＥＣＵ２２は、エンジン走行中或いはエンジン・モータ走行中において、信号待ちなどで所定の自動停止条件が成立したときにエンジン２を自動停止させ、その後に所定の自動始動条件が成立したときにエンジン２を自動始動するアイドルストップスタート制御を実行する。
エンジン２の自動停止条件及び自動始動条件は種々の文献に開示されているため、概略のみを説明する。例えばエンジン停止条件としては、アクセル操作の中止（θacc＝0）、車両停止（Ｖ＝0km/h）、シフトレバーがＮレンジ、及びブレーキ操作中（ブレーキセンサ４０がＯＮ）であることの各条件が設定されている。これらの全ての条件が満たされたときに車両ＥＣＵ２２は自動停止条件が成立したと見なし、エンジンＥＣＵ２４にエンジン停止の指令を出力し、その指令に基づきエンジンＥＣＵ２４がエンジン２の燃料供給を中止して自動停止させる。

また、自動始動条件としてはブレーキ操作の中止が設定されている。この条件が満たされたときに車両ＥＣＵ２２は自動始動条件が成立したと見なし、エンジン２を始動するための始動制御を実行する。エンジン２を始動するためにエンジン２にはスタータモータ４４が備えられ、スタータモータ４４はエンジンＥＣＵ２４により駆動制御されてエンジン２をクランキング可能となっている。なお、以上の自動停止条件及び自動始動条件は一例であり、これに限るものではなく任意に変更可能である。
エンジン２の停止及び始動は運転者の手動操作（オフ操作及びスタート操作）によっても可能であり、図示はしないが、この手動操作のためのスイッチが運転席に備えられている。本発明における「エンジン始動条件の成立」とは、これらのアイドルストップ制御による自動停止条件、及び運転者によりスタート操作の何れかが成立した場合を指す。

以下に詳述するが、本実施形態のエンジン始動制御ではスタータモータ４４に加えて走行用モータ６も併用している。特許文献１の技術でもエンジン始動に走行用モータを利用しているものの、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、スタータモータの負担軽減にほとんど貢献せず、また、ピニオンギヤとリングギヤとの摩耗抑制にも効果がないという問題があった。
本発明者は、エンジン始動時のクランキングに要する駆動トルクを測定する試験を実施した。図２に試験結果を示すが、駆動トルクはクランキングの開始直後のごく短時間に急増し、その直後に急減して以降は低い値を維持することが判った。このような特性は、停止中のクランク軸を回転させ始めるにはエンジン２の各部のフリクションに打ち勝つ大きな駆動トルクが必要であり、一旦各部が動き始めれば、その後の回転上昇にはそれほどの駆動トルクを要しないためと推測される。従って、クランキングの開始直後に限って走行用モータ６の駆動トルクを利用するだけで、スタータモータ４４の負担を大幅に軽減可能となる。

また、ピニオンギヤとリングギヤとの摩耗は、必ずしも位相が一致していないリングギヤとピニオンギヤとを互いの歯を摺接させながら半ば強引に噛合させることが主な要因である。従って、僅かでもリングギヤを回転させた状態でスタータモータ４４のピニオンギヤを噛合させれば、自ずと双方のギヤの位相が一致することからギヤ噛合時の摩耗を大幅に軽減可能となる。
以上の観点の下に、本実施形態のエンジン始動制御では、エンジン始動時のクランキング開始直後には走行用モータ６を用い、その後にスタータモータ４４に切り換える手順を採っている。以下、このようなエンジン始動制御について説明する。

図３は車両ＥＣＵ２２により実行されるエンジン始動制御ルーチンを示すフローチャートであり、車両ＥＣＵ２２は当該ルーチンを所定の制御インターバルで実行している。
説明の便宜上、エンジン２はアイドルストップスタート制御のエンジン２の自動停止条件、或いは駐車などに際した運転者のオフ操作により停止状態に保持されており、走行用クラッチ４は切断され、変速機８はニュートラルに切り換えられているものとする。
まず、ステップＳ２でエンジン始動条件が成立したか否かを判定する。アイドルストップスタート制御の自動始動条件の成立、及び運転者のスタート操作の何れにも該当しないときには、Ｎo（否定）の判定を下して一旦ルーチンを終了する。

そして、ステップＳ２の判定がＹes（肯定）になると、ステップＳ３に移行して燃料噴射の開始指令をエンジンＥＣＵ２４に出力し、その後にステップ４でモータ使用条件を判定する。モータ使用条件とは、エンジン始動時のクランキングのためにスタータモータ４４と走行用モータ６とを如何に使用するかを決定するための処理であり、図４に示す制御マップに従って行われる。制御マップ中に設定された３種の領域に応じて、スタータモータ４４のみを使用する第１始動モード、スタータモータ４４と走行用モータ６とを併用する第２始動モード、及び走行用モータ６のみを使用する第３始動モードが選択される。
図の縦軸は走行用バッテリのＳＯＣであり、車両ＥＣＵ２２からの指令に基づきバッテリＥＣＵ２６の制御により常に30〜70％の制御範囲内に収まるように管理されている。また、図の横軸はエンジン２の冷却水温Ｔwであり、冷却水温Ｔwの上限はエンジン２側のサーモスタットによる水温管理により制限され（図では100℃）、下限は外気温などの環境に依存する。例えばエンジン２が冷態始動されると、冷却水温Ｔwは外気温付近からエンジン２の暖機に伴って次第に上昇して上限に到達し、その後は上限付近の温度に維持される。

ここで、バッテリ１８のＳＯＣが低い状況でエンジン始動に走行用モータ６を用いると、バッテリ１８の消耗を促進させることになる。また、冷却水温Ｔwが低くなるほど油温低下によりオイル粘度が増加してクランキング時のエンジンフリクションが増大するため、冷却水温Ｔwが低い状況でエンジン始動に走行用モータ６を用いると、やはりバッテリ１８の消耗を促進させることになる。よって、その後に車両走行のために走行用モータ６を駆動する際に、早期にバッテリ１８のＳＯＣが不足してモータ走行やエンジン・モータ走行を継続できない可能性が生じる。

そこで、本来の車両走行を目的とした走行用モータ６の駆動に支障をきたさない範囲でエンジン始動に走行用モータ６を利用する観点から、図４の制御マップの特性が設定されている。第３始動モードは最もバッテリ１８の負担が大であることから、バッテリＳＯＣの制御範囲内でも特にＳＯＣが高い領域（60〜70％）で、且つエンジン冷却水温Ｔwも高い領域（40〜100℃）に設定されている。
また、第２始動モードはバッテリ１８の負担がやや少ないことから、ＳＯＣの制御範囲内のＳＯＣが中程度の領域（40〜70％）で、且つエンジン冷却水温Ｔwの中程度の領域（20〜100℃）に設定されている。第１始動モードはバッテリ１８への負担が全くないことから、第１及び第２始動モードを除く低ＳＯＣ側及び低水温側の全ての領域に設定されている。
なお、本実施形態では、オイル粘度（エンジンフリクション）と相関する指標としてエンジン冷却水温Ｔwを用いているが、これに限ることはなく、エンジン温度に関する指標であれば代替することができる。例えばエンジン２のオイル粘度は、外気温やエンジン油温に応じて変動することから、外気温或いはエンジン油温を指標として始動モードを選択するようにしてもよい。また、バッテリ１８のＳＯＣと冷却水温Ｔwとの何れか一方のみを指標としてモータ使用条件を判定するようにしてもよい。

以上のように設定された制御マップに従って、車両ＥＣＵ２２はステップＳ４でバッテリＥＣＵ２８により検出されたバッテリ１８のＳＯＣ、及び水温センサ４２により検出されたエンジン冷却水温Ｔwに基づきモータ使用条件を判定する。そして、モータ使用条件として第１始動モードを選択するとステップＳ６に移行し、スタータモータ４４の起動指令をエンジンＥＣＵ２４に出力する。
エンジンＥＣＵ２４によりスタータモータ４４が起動されて、クランキングによりエンジン２が回転し始めると、圧縮上死点近傍の所定クランク角で燃料噴射が開始される。続くステップＳ８ではエンジン回転速度Ｎeが予め設定された完爆回転速度Ｎe0に達したか否かを判定し、判定がＹesになるとステップＳ１０でスタータモータ４４の停止指令をエンジンＥＣＵ２４に出力した後にルーチンを終了する。
従って、以上の処理により第１始動モードでは、走行用モータ６を使用することなくスタータモータ４４によりエンジン２がクランキングされて始動する。第１始動モードの領域はバッテリ１８のＳＯＣが低く且つエンジン２の冷却水温Ｔwが低いため、走行用モータ６を駆動するとバッテリ１８の著しい消耗につながるが、このような事態をスタータモータ４４の使用により未然に防止することができる。

また車両ＥＣＵ２２は、ステップＳ４で第２始動モードを選択すると、ステップＳ１２でアクチュエータを駆動して走行用クラッチ４を接続し、ステップＳ１４で走行用モータ６の起動指令をインバータＥＣＵに出力する（エンジン始動制御手段）。インバータＥＣＵ２６により走行用モータ６が起動されて、その駆動力が走行用クラッチ４を介してエンジン２のクランク軸に伝達される。なお、このときには変速機８がニュートラルに切り換えられているため、走行用モータ６の駆動力が駆動輪１６側に伝達されることはない。
続くステップＳ１６では回転速度センサ３５からの検出情報に基づき、エンジン２のクランク角が予め設定された所定クランク角Ｎ°CAだけ変化したか否かを判定する（エンジン始動制御手段）。所定クランク角Ｎ°CAは、リングギヤの回転開始によりスタータモータ４４のピニオンギヤを無理なく噛合可能になったこと、及び図２に示すクランキング開始直後の駆動トルクの急増期間を過ぎたことを見極めるための閾値であり、ごく僅かなクランク角、例えば30°CAが設定されている。

車両ＥＣＵ２２はステップＳ１６の判定がＹesになると、ステップＳ１８に移行して走行用クラッチ４を切断し、続くステップＳ２０で走行用モータ６の停止指令（駆動トルク＝０）をインバータＥＣＵ２６に出力する（エンジン始動制御手段）。走行用クラッチ４の切断により走行用モータ６の駆動力はエンジン２側に伝達されなくなり、インバータＥＣＵ２６により走行用モータ６は停止される。
その後、ステップＳ２２ではスタータモータ４４の起動指令をエンジンＥＣＵ２４に出力し、それに応じてエンジンＥＣＵ２４によりスタータモータ４４が起動される（エンジン始動制御手段）。続くステップＳ２４でエンジン回転速度Ｎeが完爆回転速度Ｎe0に達したとしてＹesの判定を下すと、ステップＳ２６でスタータモータ４４の停止指令をエンジンＥＣＵ２４に出力してルーチンを終了する。

従って、以上の処理により第２始動モードでは、まず走行用モータ６によりエンジン２のクランキングが開始される。クランキングの開始直後は大きな駆動トルクを要するが、車両を走行可能な大出力の走行用モータ６は何ら問題なく要求駆動トルクを出力してクランキングを開始できる。また、第２始動モードの領域はバッテリＳＯＣ及びエンジン冷却水温Ｔwがある程度上昇しているため、走行用モータ６を駆動しても支障が生じるほどバッテリ１８は消耗しない。そして、クランク角が所定クランク角Ｎ°CAだけ変化すると、エンジン２のクランキングは走行用モータ６からスタータモータ４４に引き継がれて始動完了に至る。
クランク角が所定クランク角Ｎ°CAだけ変化した時点ではリングギヤが回転し始めており、且つ、図２に示すクランキング開始直後の駆動トルクの急増期間を過ぎている。このため、スタータモータ４４の起動により軸方向にスライドしたピニオンギヤは自ずとリングギヤに対して位相を一致させて無理なく噛合する。よって、噛合時に発生するピニオンギヤとリングギヤとの摩耗を大幅に軽減でき、ひいてはこれらのギヤの耐久信頼性を向上することができる。
また、クラキングのための駆動トルクの急増期間を過ぎた時点でスタータモータ４４の駆動に切り換えられるため、スタータモータ４４は大きな駆動トルクを要することなくエンジン２のクランキングを継続でき、ひいてはスタータモータ４４の負担を軽減して耐久信頼性を向上することができる。

加えて、スタータモータ４４によるエンジン２のクランキングは走行用クラッチ４を切断した状態で開始されるため、走行用モータ６の質量負荷がスタータモータ４４に作用しなくなる。このためスタータモータ４４に要求される駆動トルクがより軽減され、その耐久信頼性を一層向上できると共に、スタータモータ４４の小型化を達成することができる。
さらに、スタータモータ４４の起動と共に走行用モータ６を停止させているため、その後の不要な走行用モータ６の消費電力を節減でき、ひいては走行用バッテリ１８のＳＯＣを確保することができる。
なお、ステップＳ２０では走行用モータ６を停止させているが、ステップＳ１８で走行用クラッチ４を切断することから、この停止処理は必ずしも実行しなくてもよい。また、本実施形態では、ステップＳ１８の走行用クラッチ４の切断、ステップＳ２０の走行用モータ６の停止及びステップＳ２２のスタータモータ４４の起動をほぼ同時に実行するが、これに限ることはない。例えば、スタータモータ４４の起動後に走行用モータ６を停止させてもよい。

また車両ＥＣＵ２２は、ステップＳ４で第３始動モードを選択すると、ステップＳ２８で走行用クラッチ４を接続し、続くステップＳ３０で走行用モータ６の起動指令をインバータＥＣＵに出力する。その後、ステップＳ３２でエンジン回転速度Ｎeが完爆回転速度Ｎe0に達したとしてＹesの判定を下すと、ステップＳ３４でスタータモータ４４の停止指令をエンジンＥＣＵ２４に出力してルーチンを終了する。
従って、以上の処理により第３始動モードでは、走行用モータ６によりエンジン２がクランキングされて始動する。走行用モータ６のみでエンジン完爆までのクランキングを行うことから、第２始動モードよりも走行用モータ６の駆動時間は長くなる。しかし、第３始動モードの領域では元々バッテリ１８が高ＳＯＣであると共に、冷却水温Ｔwに応じたエンジン２のフリクションも他の始動モードに比較して低い。このため、走行用モータ６の作動時間が多少長引いたとしても走行用バッテリ１８の消耗は最小限にとどめられる。よって、その後のモータ走行やエンジン・モータ走行に支障を生じることはない。
一方、各始動モード全体から見ると、スタータモータ４４の使用は第２始動モードのクランキング開始時及び第３始動モードに限られる。よって、全ての始動モードの領域でスタータモータ４４を用いる場合に比較して使用頻度が大幅に少なくなり、この点もスタータモータ４４の耐久信頼性に貢献している。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ハイブリッド電気自動車１をトラックとして構成したが、これに代えてバスや乗用車に具体化してもよい。また、ハイブリッド電気自動車１の形式についても任意に変更可能であり、例えばエンジン２と走行用モータ６との間に走行用クラッチ４を設ける代わりに、エンジン２に走行用モータ６を直結して、走行用モータ６と変速機８との間に走行用クラッチ４を設けてもよい。この場合には走行用クラッチ４を切断状態のまま、走行用モータ６によりエンジン２をクランキングすればよい。

また上記実施形態では、アイドルストップスタート機能を備えたハイブリッド車両１に具体化したが、これに限ることはない。例えば、アイドルストップスタート機能を備えないハイブリッド車両に適用し、運転者がエンジン２を始動させるべく手動でスタート操作したときに図３のエンジン始動制御を実行するようにしてもよい。
また上記実施形態では、第１〜３始動モードを適宜切り換えるようにしたが、全ての始動モードを実行する必要は必ずしもない。例えば第１始動モードと第２始動モードとの組合せ、或いは第２始動モードと第３始動モードとの組合せとしてもよいし、第２始動モードのみを実行するようにしてもよい。

２ エンジン
４ 走行用クラッチ
６ 走行用モータ
１６ 駆動輪
１８ 走行用バッテリ
２２ 車両ＥＣＵ（エンジン始動制御手段）
２４ エンジンＥＣＵ（エンジン始動制御手段）
２６ インバータＥＣＵ（エンジン始動制御手段）
２８ バッテリＥＣＵ（バッテリ充電状態検出手段）
３５ エンジン回転速度センサ（クランク角検出手段）
４２ 水温センサ（エンジン温度検出手段）
４４ スタータモータ

Claims (5)

1. エンジン及び走行用モータの駆動トルクを任意に駆動輪側に伝達して走行可能であると共に、前記走行用モータの駆動トルクを前記エンジン側にも伝達可能に構成されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記エンジンをクランキングするためのスタータモータと、
   前記エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手段と、
   予め設定されたエンジン始動条件の成立時に、前記走行用モータの駆動トルクを前記エンジンに伝達して該エンジンのクランキングを開始し、前記クランク角検出手段により前記エンジンの所定クランク角の変位が検出された場合に、前記スタータモータを起動してエンジンのクランキングを継続することにより始動を完了させるエンジン始動制御手段と
   を備えた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。
2. 前記ハイブリッド車両は、前記エンジンと前記走行用モータとの間に走行用クラッチを介装し、該走行用クラッチを接続することにより前記走行用モータの駆動トルクを前記エンジン側に伝達するように構成され、
   前記エンジン始動制御手段は、前記エンジン始動条件の成立時に、前記走行用クラッチを接続状態に制御して該クラッチを介して前記走行用モータの駆動トルクを前記エンジン側に伝達し、前記所定クランク角の変位の検出時には、前記クラッチを接続状態から切断状態に制御して前記スタータモータを起動することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
3. 前記エンジン始動制御手段は、前記所定クランク角の変位の検出時に、前記スタータモータを起動すると共に前記走行用モータの駆動トルクを０に制御することを特徴とする請求項１または２記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
4. 前記走行用モータに電力を供給するバッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段を備え、
   前記エンジン始動制御手段は、前記エンジン始動条件の成立時において前記バッテリ充電量検出手段により検出されたバッテリの充電量が予め設定された所定充電量未満の場合、前記走行用モータを用いることなく前記スタータモータにより前記エンジンをクランキングして始動することを特徴とする請求項１乃至３の何れか記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。
5. 前記エンジンの温度を検出するエンジン温度検出手段を備え、
   前記エンジン始動制御手段は、前記エンジン始動条件の成立時において前記エンジン温度検出手段により検出されたエンジンの温度が予め設定された所定温度未満の場合、前記走行用モータを用いることなく前記スタータモータにより前記エンジンをクランキングして始動することを特徴とする請求項１乃至４の何れか記載のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置。

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