JP2022032299A - 車載用のエンジン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを始動する際に、低電圧バッテリの状態や高電圧バッテリの状態、ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を考慮して、スタータモータやモータによるクランクシャフトの回転駆動や電力供給の手法を選択してエンジンを始動する。【解決手段】エンジン装置は、エンジンを始動する際には、低電圧バッテリの状態と高電圧バッテリの状態とＤＣ／ＤＣコンバータの状態とに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータの作動状態やスタータモータの駆動、モータの駆動に基づくエンジンを始動する手法を選択してエンジンを始動する。【選択図】図２

Description

本発明は、車載用のエンジン装置に関する。

従来、この種の車載用のエンジン装置としては、エンジンのクランクシャフトに連結されたモータジェネレータと、エンジンのクランクシャフトにギヤ結合されたスタータと、を備えるものが提案されている（例えば特許文献１参照）。この装置では、冷間始動時にはスタータによりクランクシャフトを始動回転させると同時に、モータジェネレータによりクランクシャフトを回転駆動することにより、エンジンを始動する。

特開２０１７－２１７９４３号公報

エンジンをクランキングするスタータモータと、エンジンのクランクシャフトを回転駆動するモータとを備える車載用のエンジン装置では、スタータモータに電力を供給する低電圧バッテリと、モータに電力を供給する高電圧バッテリと、高電圧バッテリが接続された高電圧系電力ラインの電力を降圧して低電圧バッテリが接続された低電圧系電力ラインに供給するＤＣ／ＤＣコンバータとを備えるのが一般的である。こうした車載用のエンジン装置では、エンジンを始動する際には、低電圧バッテリの状態や高電圧バッテリの状態、ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を考慮して、スタータモータやモータによるクランクシャフトの回転駆動や電力供給の手法を定める必要がある。

本発明の車載用のエンジン装置は、エンジンを始動する際に、低電圧バッテリの状態や高電圧バッテリの状態、ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を考慮して、スタータモータやモータによるクランクシャフトの回転駆動や電力供給の手法を選択してエンジンを始動することを主目的とする。

本発明の車載用のエンジン装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車載用のエンジン装置は、
エンジンと、
エンジンをクランキング可能なスタータモータと、
前記スタータに電力を供給可能な低電圧バッテリと、
前記エンジンをモータリング可能なモータと、
前記モータに電力を供給可能な高電圧バッテリと、
前記低電圧バッテリおよび前記スタータモータが接続された低電圧系電力ラインと前記高電圧バッテリおよび前記モータが接続された高電圧系電力ラインとの間で電圧の変換を伴って電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記エンジンと前記スタータモータと前記モータと前記ＤＣ／ＤＣコンバータとを制御する制御装置と、
を備える車載用のエンジン装置であって、
前記制御装置は、前記エンジンを始動する際には、前記低電圧バッテリの状態と前記高電圧バッテリの状態と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態とに基づいて、
（１）前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止した状態で前記スタータモータの駆動のみによるエンジンの始動、
（２）前記ＤＣ／ＤＣコンバータの作動を伴って前記スタータモータの駆動のみによるエンジンの始動、
（３）前記ＤＣ／ＤＣコンバータの作動の有無に拘わらず前記モータの駆動のみによるエンジンの始動、
（４）前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止した状態で前記スタータモータの駆動と前記モータの駆動とによるエンジンの始動、
（５）前記ＤＣ／ＤＣコンバータの作動を伴って前記スタータモータの駆動と前記モータの駆動とによるエンジンの始動、
のいずれかによりエンジンを始動する、
ことを特徴とする。

本発明の車載用のエンジン装置では、エンジンを始動する際には、低電圧バッテリの状態や高電圧バッテリの状態、ＤＣ／ＤＣコンバータの状態に基づいてエンジン始動の手法を選択してエンジンを始動する。エンジン始動の手法としては、（１）ＤＣ／ＤＣコンバータを停止した状態でスタータモータの駆動のみによるエンジンの始動、（２）ＤＣ／ＤＣコンバータの作動を伴ってスタータモータの駆動のみによるエンジンの始動、（３）ＤＣ／ＤＣコンバータの作動の有無に拘わらずモータの駆動のみによるエンジンの始動、（４）ＤＣ／ＤＣコンバータを停止した状態でスタータモータの駆動とモータの駆動とによるエンジンの始動、（５）ＤＣ／ＤＣコンバータの作動を伴ってスタータモータの駆動とモータの駆動とによるエンジンの始動、の５つの手法を用いる。（３）ＤＣ／ＤＣコンバータの作動の有無に拘わらずモータの駆動のみによるエンジンの始動では、ＤＣ／ＤＣコンバータの作動を伴うエンジンの始動とＤＣ／ＤＣコンバータの作動を伴わないエンジンの始動の２つの手法が内在しているから、合計６つの手法となる。このように、低電圧バッテリの状態や高電圧バッテリの状態、ＤＣ／ＤＣコンバータの状態に基づいてエンジン始動の手法を選択してエンジンを始動することができる。この結果、より適正に迅速にエンジンを始動することができる。

本発明の車載用のエンジン装置において、前記制御装置は、前記スタータモータの駆動のみによる迅速なエンジンの始動または前記モータの駆動のみによる迅速なエンジンの始動ができないときに前記ＤＣ／ＤＣコンバータに故障が生じているときには、（４）前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止した状態で前記スタータモータの駆動と前記モータの駆動とによるエンジンの始動を用いてエンジンを始動するものとしてもよい。こうすれば、ＤＣ／ＤＣコンバータに故障が生じているときでも、より迅速にエンジンを始動することができる。なお、スタータモータの駆動のみによる迅速なエンジンの始動ができないときとしては、例えば、冷間時（０℃より低くマイナス１５℃やマイナス２０℃などのとき）に低電圧バッテリの蓄電割合が小さいときや低電圧バッテリの劣化の程度が比較的大きいときなどを挙げることができる。モータの駆動のみによる迅速なエンジンの始動ができないときとしては、例えば、冷間時（０℃より低くマイナス１５℃やマイナス２０℃などのとき）に高電圧バッテリの蓄電割合が小さいときや高電圧バッテリの劣化の程度が比較的大きいときなどを挙げることができる。以下においても同様である。

また、本発明の車載用のエンジン装置において、前記制御装置は、前記スタータモータの駆動のみによる迅速なエンジンの始動または前記モータの駆動のみによる迅速なエンジンの始動ができないときに前記モータに故障が生じているときには、（２）前記ＤＣ／ＤＣコンバータの作動を伴って前記スタータモータの駆動のみによるエンジンの始動を用いてエンジンを始動するものとしてもよい。こうすれば、モータに故障が生じているときでも、より迅速にエンジンを始動することができる。

本発明の車載用のエンジン装置において、前記制御装置は、前記スタータモータの駆動のみによる迅速なエンジンの始動または前記モータの駆動のみによる迅速なエンジンの始動ができないときに前記低電圧バッテリの劣化の程度が前記高電圧バッテリの劣化の程度より進んでいるときには、（２）前記ＤＣ／ＤＣコンバータの作動を伴って前記スタータモータの駆動のみによるエンジンの始動を用いてエンジンを始動するものとしてもよい。こうすれば、低電圧バッテリの劣化の程度が高電圧バッテリの劣化の程度より進んでいるときでも、より迅速にエンジンを始動することができる。

本発明の車載用のエンジン装置において、前記制御装置は、前記スタータモータの駆動のみによる迅速なエンジンの始動または前記モータの駆動のみによる迅速なエンジンの始動ができないときに前記高電圧バッテリの蓄電割合が所定割合以上であり且つ前記高電圧バッテリから放電可能電力が所定電力以上であるときには、（５）前記ＤＣ／ＤＣコンバータの作動を伴って前記スタータモータの駆動と前記モータの駆動とによるエンジンの始動を用いてエンジンを始動するものとしてもよい。こうすれば、電圧バッテリの蓄電割合が所定割合以上であり且つ前記高電圧バッテリから放電可能電力が所定電力以上であるときに、より迅速にエンジンを始動することができる。

本発明の車載用のエンジン装置において、前記制御装置は、前記スタータモータの駆動のみによる迅速なエンジンの始動または前記モータの駆動のみによる迅速なエンジンの始動ができないときに前記高電圧バッテリの蓄電割合が所定割合未満であるか又は前記高電圧バッテリから放電可能電力が所定電力未満であるときには、（４）前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止した状態で前記スタータモータの駆動と前記モータの駆動とによるエンジンの始動を用いてエンジンを始動するものとしてもよい。こうすれば、高電圧バッテリの蓄電割合が所定割合未満であるか又は高電圧バッテリから放電可能電力が所定電力未満であるときでも、より迅速にエンジンを始動することができる。

本発明の車載用のエンジン装置において、前記制御装置は、前記スタータモータの駆動のみによる迅速なエンジンの始動または前記モータの駆動のみによる迅速なエンジンの始動を行なうことができるときには、（１）前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止した状態で前記スタータモータの駆動のみによるエンジンの始動、（２）前記ＤＣ／ＤＣコンバータの作動を伴って前記スタータモータの駆動のみによるエンジンの始動、（３）前記ＤＣ／ＤＣコンバータの作動の有無に拘わらず前記モータの駆動のみによるエンジンの始動のいずれかによりエンジンを始動するものとしてもよい。（１）～（３）のいずれを選択しても、より迅速にエンジンを始動することができる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 ＨＶＥＣＵ７０により実行されるエンジン始動処理の一例を示すフローチャートである。 スタータモータ２５によるクランキングのみによりエンジン２２を始動する際の電力の供給状態の一例を示す説明図である。 モータ３０によるエンジン２２のモータリングのみによりエンジン２２を始動する際の電力の供給状態の一例を示す説明図である。 ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を停止した状態でスタータモータ２５によるクランキングとモータ３０によるエンジン２２のモータリングとによりエンジン２２を始動する際の電力の供給状態の一例を示す説明図である。 ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を作動しながらスタータモータ２５によるクランキングのみによりンジン２２を始動する際の電力の供給状態の一例を示す説明図である。 ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を駆動しながらスタータモータ２５によるクランキングとモータ３０によるエンジン２２のモータリングとによりエンジン２２を始動する際の電力の供給状態の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのエンジン装置を搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、モータ３０と、インバータ３２と、クラッチ３６と、自動変速装置４０と、高電圧バッテリ６０と、低電圧バッテリ６７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０とを備える。

エンジン２２は、燃料タンクから燃料供給系を介して供給されるガソリンや軽油などを燃料として用いて吸気、圧縮、膨張（爆発燃焼）、排気の各行程により動力を出力する多気筒（４気筒や６気筒など）の内燃機関として構成されている。エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４により運転制御される。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されており、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。

エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２３には、エンジン２２をクランキングするためのスタータモータ２５が接続されている。また、エンジン２２のクランクシャフト２３には、ねじれ要素としてのダンパ２８の入力側も接続されている。

モータ３０は、例えば同期発電電動機として構成されている。インバータ３２は、モータ３０の駆動に用いられると共に高電圧側電力ライン６１に接続されている。モータ３０は、ＨＶＥＣＵ７０によってインバータ３２の複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。クラッチ３６は、例えば油圧駆動の摩擦クラッチとして構成されており、ダンパ２８の出力側とモータ３０の回転軸との接続および接続の解除を行なう。

自動変速装置４０は、トルクコンバータ４３と、６段変速の自動変速機４５と、図示しない油圧回路とを備える。トルクコンバータ４３は、一般的な流体式の伝導装置として構成されており、モータ３０の回転軸に接続された入力軸４１の動力を自動変速機４５の入力軸である中間回転軸４４にトルクを増幅して伝達したり、トルクを増幅することなくそのまま伝達したりする。自動変速機４５は、中間回転軸４４に接続されると共に駆動軸４６に接続された出力軸４２に接続され、複数の遊星歯車と、油圧駆動の複数の摩擦係合要素（クラッチ，ブレーキ）とを有する。なお、駆動軸４６は、後輪５５ａ、５５ｂに車軸５６およびリヤデファレンシャルギヤ５７を介して連結されている。この自動変速機４５は、例えば、複数の摩擦係合要素の係脱により第１速から第６速までの前進段や後進段を形成して中間回転軸４４と出力軸４２との間で動力を伝達する。

高電圧バッテリ６０は、例えばリチウムイオン二次電池として構成されており、インバータ３２と共に高電圧側電力ライン６１に接続されている。低電圧バッテリ６７は、定格電圧が高電圧バッテリ６０よりも低い例えば鉛蓄電池として構成されており、スタータモータ２５に接続された低電圧側電力ライン６６に接続されている。高電圧バッテリ６０と低電圧バッテリ６７は、ケース６２に収納されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６８は、高電圧側電力ライン６１と低電圧側電力ライン６６とに接続されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ６８は、ＨＶＥＣＵ７０によって制御されることにより、高電圧側電力ライン６１の電力を低電圧側電力ライン６６に電圧の降圧を伴って供給する。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、モータ３０の回転子の回転位置を検出する回転位置センサ（例えばレゾルバ）３０ａからのモータ３０の回転子の回転位置φｍ、駆動軸４６に取り付けられた回転数センサ４６ａからの駆動軸４６の回転数Ｎｐなどを挙げることができる。また、高電圧バッテリ６０の端子間に取り付けられた電圧センサからの高電圧バッテリ６０の電圧Ｖｈや、高電圧バッテリ６０の出力端子に取り付けられた電流センサからの高電圧バッテリ６０の電流Ｉｈ、低電圧バッテリ６７の端子間に取り付けられた電圧センサ６７ａからの低電圧バッテリ６７の電圧Ｖｂも挙げることができる。さらに、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ８８からの車速Ｖも挙げることができる。

ＨＶＥＣＵ７０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。ＨＶＥＣＵ７０から出力される信号としては、例えば、スタータモータ２５への制御信号や、インバータ３２への制御信号や、クラッチ３６への制御信号、自動変速装置４０への制御信号、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８への制御信号も挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ２４と通信ポートを介して接続されている。

なお、エンジン装置としては、エンジン２２と、スタータモータ２５と、低電圧バッテリ６７と、モータ３０と、インバータ３２と、高電圧バッテリ６０と、ＨＶＥＣＵ７０と、エンジンＥＣＵ２４と、が相当する。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にエンジン２２を始動する際の動作について説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０により実行されるエンジン始動処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、エンジン２２の始動要請がなされたときに実行される。

エンジン始動処理では、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、スタータモータ２５の駆動によるエンジン２２のクランキングだけでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態であるか、あるいは、モータ３０の駆動によるエンジン２２のモータリングだけでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態であるか、について判定する（ステップＳ１００）。スタータモータ２５の駆動によるエンジン２２のクランキングだけでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態としては、例えば、冷間時（０℃以下の例えばマイナス１５℃やマイナス２０℃などのとき）に低電圧バッテリ６７の蓄電割合ＳＯＣＬが小さいときや低電圧バッテリ６７の劣化の程度が比較的大きいときなどを挙げることができる。モータ３０の駆動によるエンジン２２のモータリングだけでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態としては、例えば、冷間時に高電圧バッテリ６０の蓄電割合ＳＯＣが小さいときや高電圧バッテリ６０の劣化の程度が比較的大きいときなどを挙げることができる。

ステップＳ１００でスタータモータ２５の駆動によるエンジン２２のクランキングだけで迅速にエンジン２２を始動することができる状態であり、且つ、モータ３０の駆動によるエンジン２２のモータリングだけで迅速にエンジン２２を始動することができる状態であると判定したときには、通常どおり、スタータモータ２５の駆動によるエンジン２２のクランキングだけで迅速にエンジン２２を始動したり、モータ３０の駆動によるエンジン２２のモータリングだけで迅速にエンジン２２を始動し（ステップＳ１５０）、本処理を終了する。スタータモータ２５によるクランキングのみによりエンジン２２を始動する際の電力の供給状態の一例を図３に示し、モータ３０によるエンジン２２のモータリングのみによりエンジン２２を始動する際の電力の供給状態の一例を図４に示す。図中、太実線の矢印が電力供給の状態を示す。図３では低電圧バッテリ６７からスタータモータ２５に電力が供給されてスタータモータ２５によりエンジン２２がクランキングされ、図４では高電圧バッテリ６０からモータ３０に電力が供給されてモータ３０によりエンジン２２がモータリングされる。なお、モータ３０によるエンジン２２のモータリングは、クラッチ３６をオンとすると共にインバータ３２の複数のスイッチング素子をスイッチング制御することにより行なうことができる。以下の説明でも同様である。

ステップＳ１００でスタータモータ２５の駆動によるエンジン２２のクランキングだけでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態であると判定されたり、あるいは、モータ３０の駆動によるエンジン２２のモータリングだけでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態であると判定されたときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８に故障が生じているか、あるいは、モータ３０に故障が生じているか、について判定する（ステップＳ１１０）。この判定は、ハイブリッド自動車２０のシステム起動時に実行される故障診断の結果に基づいて行なうことができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ６８に故障が生じているか、あるいは、モータ３０に故障が生じているかのいずれかであると判定したときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８の故障であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ＤＣ／ＤＣコンバータ６８の故障であると判定したときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を停止した状態で、スタータモータ２５によるエンジン２２のクランキングとモータ３０によるエンジン２２のモータリングとを同時に行なってエンジン２２を始動し（ステップＳ１６０）、本処理を終了する。ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を停止した状態でスタータモータ２５によるクランキングとモータ３０によるエンジン２２のモータリングとによりエンジン２２を始動する際の電力の供給状態の一例を図５に示す。図中、太実線の矢印が電力供給の状態を示す。これにより、スタータモータ２５によるエンジン２２のクランキングのみやモータ３０によるエンジン２２のモータリングのみでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態のときにＤＣ／ＤＣコンバータ６８に故障が生じているときでも、より迅速にエンジン２２を始動することができる。

ステップＳ１２０でＤＣ／ＤＣコンバータ６８の故障ではないと判定したとき、即ちモータ３０の故障であると判定したときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を駆動して高電圧側電力ライン６１の電力を降圧して低電圧側電力ライン６６に供給すると共にスタータモータ２５によるエンジン２２のクランキングのみによりンジン２２を始動し（ステップＳ１７０）、本処理を終了する。ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を作動しながらスタータモータ２５によるクランキングのみによりンジン２２を始動する際の電力の供給状態の一例を図６に示す。図中、太実線の矢印が電力供給の状態を示す。図示するように、スタータモータ２５は、低電圧バッテリ６７からの電力供給とＤＣ／ＤＣコンバータ６８の駆動による高電圧バッテリ６０からの電力供給とによりエンジン２２をクランキングする。これにより、スタータモータ２５によるエンジン２２のクランキングのみやモータ３０によるエンジン２２のモータリングのみでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態のときにモータ３０に故障が生じているときでも、より迅速にエンジン２２を始動することができる。

ステップＳ１１０でＤＣ／ＤＣコンバータ６８にもモータ３０にも故障が生じていないと判定したときには、低電圧バッテリ６７の劣化の程度が高電圧バッテリ６０の劣化の程度に比して進んでいるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。なお、図２では、簡略化のため、低電圧バッテリ６７については「低Ｂ」と表示し、高電圧バッテリ６０については「高Ｂ」と表示した。低電圧バッテリ６７の劣化の程度や高電圧バッテリ６０の劣化の程度は、各バッテリの使用年数や各バッテリの定格値を超える入出力の回数やその程度などに対して指標として定めることができる。低電圧バッテリ６７の劣化の程度が高電圧バッテリ６０の劣化の程度に比して進んでいると判定したときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を駆動して高電圧側電力ライン６１の電力を降圧して低電圧側電力ライン６６に供給すると共にスタータモータ２５によるエンジン２２のクランキングのみによりンジン２２を始動し（図６参照）（ステップＳ１７０）、本処理を終了する。これにより、低電圧バッテリ６７の劣化の程度が高電圧バッテリ６０の劣化の程度に比して進んでいるときでも、より迅速にエンジン２２を始動することができる。

ステップＳ１３０で低電圧バッテリ６７の劣化の程度は高電圧バッテリ６０の劣化の程度に比して進んでいないと判定したときには、高電圧バッテリ６０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上であり且つ高電圧バッテリ６０から放電してもよい最大電力としての出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。閾値Ｓｒｅｆは、エンジン２２の始動時におけるモータリングに必要な電力量を十分に賄える程度の蓄電割合として実験などにより予め定めることができる。また、閾値Ｗｒｅｆは、エンジン２２の始動時におけるモータリングに必要な電力を十分に賄うことができる程度の電力として実験などにより予め定めることができる。高電圧バッテリ６０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上であり且つ高電圧バッテリ６０の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ以上であると判定したときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を駆動して高電圧側電力ライン６１の電力を降圧して低電圧側電力ライン６６に供給すると共に、スタータモータ２５によるエンジン２２のクランキングとモータ３０によるエンジン２２のモータリングとを同時に行なってエンジン２２を始動し（ステップＳ１８０）、本処理を終了する。ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を駆動しながらスタータモータ２５によるクランキングとモータ３０によるエンジン２２のモータリングとによりエンジン２２を始動する際の電力の供給状態の一例を図７に示す。図中、太実線の矢印が電力供給の状態を示す。図示するように、スタータモータ２５は、低電圧バッテリ６７からの電力供給とＤＣ／ＤＣコンバータ６８の駆動による高電圧バッテリ６０からの電力供給とによりエンジン２２をクランキングし、モータ３０は、高電圧バッテリ６０からの電力供給によりエンジン２２をモータリングする。これにより、より迅速にエンジン２２を始動することができる。

ステップＳ１４０で高電圧バッテリ６０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ未満であると判定したり、あるいは、高電圧バッテリ６０の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ未満であると判定したときには、ステップＳ１６０と同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を停止した状態で、スタータモータ２５によるエンジン２２のクランキングとモータ３０によるエンジン２２のモータリングとを同時に行なってエンジン２２を始動し（ステップＳ１９０）、本処理を終了する。これにより、より迅速にエンジン２２を始動することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されたエンジン装置では、エンジン２２を始動する際に、高電圧バッテリ６０の状態や低電圧バッテリ６７の状態、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８の状態に基づいてエンジン２２の始動の手法を選択してエンジン２２を始動する。この結果、より適正に迅速にエンジン２２を始動することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されたエンジン装置では、スタータモータ２５の駆動によるエンジン２２のクランキングだけでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態であるか、あるいは、モータ３０の駆動によるエンジン２２のモータリングだけでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態であるときにＤＣ／ＤＣコンバータ６８に故障が生じているときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を停止した状態で、スタータモータ２５によるエンジン２２のクランキングとモータ３０によるエンジン２２のモータリングとを同時に行なってエンジン２２を始動する。これにより、スタータモータ２５によるエンジン２２のクランキングのみやモータ３０によるエンジン２２のモータリングのみでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態のときにＤＣ／ＤＣコンバータ６８に故障が生じているときでも、より迅速にエンジン２２を始動することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されたエンジン装置では、スタータモータ２５の駆動によるエンジン２２のクランキングだけでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態であるか、あるいは、モータ３０の駆動によるエンジン２２のモータリングだけでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態であるときにモータ３０に故障が生じているときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を駆動して高電圧側電力ライン６１の電力を降圧して低電圧側電力ライン６６に供給すると共にスタータモータ２５によるエンジン２２のクランキングのみによりンジン２２を始動する。これにより、スタータモータ２５によるエンジン２２のクランキングのみやモータ３０によるエンジン２２のモータリングのみでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態のときにモータ３０に故障が生じているときでも、より迅速にエンジン２２を始動することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されたエンジン装置では、スタータモータ２５の駆動によるエンジン２２のクランキングだけでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態であるか、あるいは、モータ３０の駆動によるエンジン２２のモータリングだけでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態であるときにＤＣ／ＤＣコンバータ６８にもモータ３０にも故障は生じていないが低電圧バッテリ６７の劣化の程度が高電圧バッテリ６０の劣化の程度に比して進んでいるときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を駆動して高電圧側電力ライン６１の電力を降圧して低電圧側電力ライン６６に供給すると共にスタータモータ２５によるエンジン２２のクランキングのみによりンジン２２を始動する。これにより、低電圧バッテリ６７の劣化の程度が高電圧バッテリ６０の劣化の程度に比して進んでいるときでも、より迅速にエンジン２２を始動することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されたエンジン装置では、スタータモータ２５の駆動によるエンジン２２のクランキングだけでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態であるか、あるいは、モータ３０の駆動によるエンジン２２のモータリングだけでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態であるときにＤＣ／ＤＣコンバータ６８にもモータ３０にも故障は生じておらず、且つ、高電圧バッテリ６０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上であり更に高電圧バッテリ６０の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ以上であるときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を駆動して高電圧側電力ライン６１の電力を降圧して低電圧側電力ライン６６に供給すると共に、スタータモータ２５によるエンジン２２のクランキングとモータ３０によるエンジン２２のモータリングとを同時に行なってエンジン２２を始動する。これにより、より迅速にエンジン２２を始動することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されたエンジン装置では、スタータモータ２５の駆動によるエンジン２２のクランキングだけでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態であるか、あるいは、モータ３０の駆動によるエンジン２２のモータリングだけでは迅速にエンジン２２を始動することができない状態であるときにＤＣ／ＤＣコンバータ６８にもモータ３０にも故障は生じていないが、高電圧バッテリ６０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ未満であったり高電圧バッテリ６０の出力制限Ｗｏｕｔが閾値Ｗｒｅｆ未満であったときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８を停止した状態で、スタータモータ２５によるエンジン２２のクランキングとモータ３０によるエンジン２２のモータリングとを同時に行なってエンジン２２を始動する。これにより、より迅速にエンジン２２を始動することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されたエンジン装置では、エンジン２２のクランクシャフト２３にスタータモータ２５が接続されていると共にクランクシャフト２３にクラッチ３６を介してモータ３０が接続されているものとした。しかし、エンジン２２のクランクシャフト２３にスタータモータ２５が接続されていると共にクランクシャフト２３に機械的にエンジン２２をモータリング可能にモータが連結されているものであれば如何なる構成としても差し支えない。例えば、遊星歯車機構のキャリア、サンギヤ、リングギヤにそれぞれエンジン２２のクランクシャフト２３、モータ、駆動軸が接続されている構成としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、スタータモータ２５が「スタータモータ」に相当し、低電圧バッテリ６７が「低電圧バッテリ」に相当し、モータ３０が「モータ」に相当し、高電圧バッテリ６０が「高電圧バッテリ」に相当し、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８が「ＤＣ／ＤＣコンバータ」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とが「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車載用のエンジン装置の製造産業に利用可能である。

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランクシャフト、２４ エンジンＥＣＵ、２５ スタータモータ、２８ ダンパ、３０ モータ、３０ａ 回転位置センサ、３２ インバータ、３６ クラッチ、４０ 自動変速装置、４１ 入力軸、４６ａ 回転数センサ、４２ 出力軸、４３ トルクコンバータ、４４ 中間回転軸、４５ 自動変速機、４６ 駆動軸、５５ａ 後輪、５６ 車軸、５７ リヤデファレンシャルギヤ、６０ 高電圧バッテリ、６１ 高電圧側電力ライン、６２ ケース、６６ 低電圧側電力ライン、６７ 低電圧バッテリ、６７ａ 電圧センサ、６８ ＤＣ／ＤＣコンバータ、７０ ＨＶＥＣＵ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ。

Claims (1)

1. エンジンと、
   エンジンをクランキング可能なスタータモータと、
   前記スタータに電力を供給可能な低電圧バッテリと、
   前記エンジンをモータリング可能なモータと、
   前記モータに電力を供給可能な高電圧バッテリと、
   前記低電圧バッテリおよび前記スタータモータが接続された低電圧系電力ラインと前記高電圧バッテリおよび前記モータが接続された高電圧系電力ラインとの間で電圧の変換を伴って電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記エンジンと前記スタータモータと前記モータと前記ＤＣ／ＤＣコンバータとを制御する制御装置と、
   を備える車載用のエンジン装置であって、
   前記制御装置は、前記エンジンを始動する際には、前記低電圧バッテリの状態と前記高電圧バッテリの状態と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態とに基づいて、
   （１）前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止した状態で前記スタータモータの駆動のみによるエンジンの始動、
   （２）前記ＤＣ／ＤＣコンバータの作動を伴って前記スタータモータの駆動のみによるエンジンの始動、
   （３）前記ＤＣ／ＤＣコンバータの作動の有無に拘わらず前記モータの駆動のみによるエンジンの始動、
   （４）前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止した状態で前記スタータモータの駆動と前記モータの駆動とによるエンジンの始動、
   （５）前記ＤＣ／ＤＣコンバータの作動を伴って前記スタータモータの駆動と前記モータの駆動とによるエンジンの始動、
   のいずれかによりエンジンを始動する、
   ことを特徴とするエンジン装置。

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