JP5728996B2

JP5728996B2 - エンジンの始動装置

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Publication number: JP5728996B2
Application number: JP2011030470A
Authority: JP
Inventors: 健太郎渡邊; 久保　賢明; 賢明久保
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2031-02-16
Also published as: JP2012167627A

Description

この発明はエンジンの始動装置、特にモータジェネレータ及びスタータモータを共に有する車両に搭載されるエンジンの始動装置に関する。

目標エンジン起動時間を経過するタイミングでエンジン回転速度を目標エンジン起動回転速度に到達させるのに必要なエンジン起動トルクをモータジェネレータのみによって供給するものがある（特許文献１参照）。

特開２００９−２３４５６３号公報

ところで、目標エンジン起動回転速度より低い位置に駆動系の共振周波数帯があり、エンジン始動時にエンジン回転速度がこの駆動系の共振周波数帯を横切って上昇する際に騒音や振動が発生する。この騒音や振動を抑制するには、エンジン回転速度の上昇スピード（傾き）を大きくしてエンジン回転速度が駆動系の共振周波数帯を短時間で通過させることである。この要求を実現するためにはモータジェネレータからエンジンに供給するトルクを従来よりも大きくしなければならない。

しかしながら、例えばハイブリッド車両において、モータジェネレータからエンジンに供給するトルクを従来よりも大きくしたのでは、モータジェネレータから駆動輪側に配分（供給）できるトルクが小さくなってしまう。モータジェネレータから駆動輪側に配分できるトルクが小さくなると、ＥＶモードで走行できる領域が狭まり、それだけ燃費が悪くなる。

そこで本発明は、モータジェネレータから駆動輪側に配分できるトルクを従来より小さくすることなくエンジン始動時の音振性能をよくする装置を提供することを目的とする。

本発明のエンジンの始動装置は、電力の供給を受けてエンジンに起動トルクを供給し得るモータジェネレータを備え、前記モータジェネレータからの起動トルクを供給してエンジンを起動させる。そして、電力の供給を受けてエンジンに起動トルクを供給し得るスタータモータと、前記スタータモータに電力を供給するキャパシタとを有し、目標エンジン起動回転速度よりも低い位置にある共振周波数帯をエンジン回転速度が横切って上昇する際に、前記モータジェネレータからの起動トルクでエンジンを起動すると共に、前記スタータモータからもトルクをエンジンに供給するとき、目標エンジン起動時間が経過したタイミングでエンジン回転速度が目標エンジン起動回転速度に到達するように、前記キャパシタからの電力を用いずに前記モータジェネレータからの起動トルクのみのトルクでエンジンを起動するときに比して前記モータジェネレータからエンジンに供給する起動トルクを減らすものである。

本発明によれば、高出力の電力を応答性良く放電できるキャパシタによりスタータモータを駆動するので、モータジェネレータから駆動輪側に配分できるトルクを従来のエンジン起動方法より小さくすることなく、エンジン回転速度が共振周波数帯を通過する時間を短縮でき、エンジン始動時の騒音や振動を従来のエンジン起動方法より抑制できる。

本発明の第１実施形態のハイブリッド車両のパワートレインの一例の概略構成図である。第１実施形態のハイブリッドシステムの構成図である。第１実施形態のエンジン始動停止線の特性図である。第１実施形態のエンジン始動時のエンジン回転速度、エンジン起動トルクの変化を示すタイミングチャートである。モータジェネレータのモータとしてのトルク特性図である。モータジェネレータのエンジン起動トルク占有率に対する燃費向上率の特性図である。第１実施形態のエンジン起動処理を説明するためのフローチャートである。第１実施形態の他の例のエンジン始動時のエンジン回転速度、エンジン起動トルクの変化を示すタイミングチャートである。第２実施形態のエンジン始動時のエンジン回転速度、エンジン起動トルクの変化を示すタイミングチャートである。第２実施形態のハイブリッドシステムの構成図である。第２実施形態のエンジン起動処理を説明するためのフローチャートである。第２実施形態のエンジン起動処理を説明するためのフローチャートである第２実施形態の不足トルクの特性図である。第３実施形態のエンジン始動時のエンジン回転速度、エンジン起動トルクの変化を示すタイミングチャートである。第３、第４の実施形態のハイブリッドシステムの構成図である。第３実施形態のエンジン起動処理を説明するためのフローチャートである。第３実施形態のエンジン起動処理を説明するためのフローチャートである第３実施形態の電流値増加量の特性図である。第３実施形態のトルク減量の特性図である。第４実施形態のエンジン始動時のエンジン回転速度、エンジン起動トルクの変化を示すタイミングチャートである。第４実施形態のエンジン起動処理を説明するためのフローチャートである。第４実施形態のエンジン起動処理を説明するためのフローチャートである第４実施形態の電流値増加量の特性図である。第５実施形態のエンジン始動時のエンジン回転速度、エンジン起動トルクの変化を示すタイミングチャートである。第６実施形態のエンジン始動時のエンジン回転速度、エンジン起動トルクの変化を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態のハイブリッド車両のパワートレインの一例の概略構成図を示している。なお、ハイブリッド車両のパワートレインの構成、特に第２クラッチ５の位置は図１に示すものに限定されない。

エンジン１の出力軸とモータジェネレータ２の入力軸とが、トルク容量可変の第１クラッチ４を介して、モータジェネレータ２の出力軸と自動変速機３の入力軸とが連結されている。自動変速機３の出力軸にはディファレンシャルギア６を介してタイヤ７が連結されている。

エンジン１はガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、後述するエンジンコントローラ２１からの制御指令に基づいて、スロットルバルブの開度等が制御される。エンジン出力軸であるクランクシャフトの後端にはフライホイール１ａが設けられている。第１実施形態ではガソリンエンジンの場合で説明する。

モータジェネレータ２は、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータジェネレータである。モータジェネレータ２は、後述するモータジェネレータコントローラ２２からの制御指令に基づいて、インバータ８(図２参照）により作り出された三相交流を印加することにより制御される。このモータジェネレータ２は、強電バッテリ９(図２参照）からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することも、ロータが外力により回転している場合にはステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として強電バッテリ９を充電することもできる。

自動変速機３内には、シフト状態に応じて異なる動力伝達を担っているトルク容量可変のクラッチを有するので、これらのクラッチのうちの１つを第２クラッチ５として用いる。これにより自動変速機３は、第１クラッチ４を介して入力されるエンジン１の動力と、モータジェネレータ２から入力される動力を合成してタイヤ７へ出力する。上記の第１クラッチ４とこの第２クラッチ５とには、例えば比例ソレノイドで油流量および油圧を連続的に制御できる湿式多版クラッチを用いればよい。

ハイブリッド車両のパワートレインには、第１クラッチ４の接続状態に応じて２つの運転モードを有している。まず、第１クラッチ４の切断状態では、モータジェネレータ２の動力のみで運転（走行）する電気運転モード（以下「ＥＶモード」という。）となる。第１クラッチ４の接続状態では、エンジン１とモータジェネレータ２の双方の動力で運転（走行）するハイブリッド運転モード（以下「ＨＥＶモード」という。）となる。なお、第２クラッチ５は後述するようにエンジンの始動時に半クラッチとされるくらいで、車両運転中は常に接続状態にある。

一方、強電バッテリ９の出力が低下する極低温時のエンジン始動用に、スタータモータ３１が設けられている。スタータモータ３１は、マグネチックシフト式またはリダクションギヤ式など公知の構成のものである。スタータモータ３１の出力軸にはピニオンギヤ３２が、またフラホイール１ａの外周にはリングギヤ（図示しない）が設けられている。そして、極低温時にピニオンギヤ３２がこのリングギヤに噛み合わされてエンジン１が起動され、エンジン１の始動後にピニオンギヤ３２がリングギヤから離脱するように構成されている。

図２は制御装置を含んだハイブリッドシステムの構成図を示している。

ハイブリッドシステムは、主にパワートレインの動作点を統合制御する統合コントローラ２０、エンジン１を制御するエンジンコントローラ２１、モータジェネレータ２を制御するモータジェネレータコントローラ２２からなっている。

統合コントローラ２０には、パワートレインの動作点を決定するために、エンジンの回転速度Ｎｅを検出するエンジン回転速度センサ１０からの信号と、モータジェネレータ２の回転速度Ｎｍを検出するモータジェネレータ回転速度センサ１１からの信号と、自動変速機３の入力軸回転速度Ｎｉを検出する自動変速機入力軸回転速度センサ１２からの信号と、自動変速機３の出力軸回転速度Ｎｏを検出する自動変速機出力軸回転速度センサ１３からの信号と、アクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ１７からの信号と、ブレーキ油圧ＢＰＳを検出するブレーキ油圧センサ２３からの信号と、強電バッテリ９の充電状態を検出するＳＯＣセンサ１６からの信号とが入力する。

統合コントローラ２０は、アクセル開度ＡＰＯと強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣと、車速ＶＳＰ（自動変速機出力軸回転速度Ｎｏに比例）とに応じて、運転者が望む駆動力を実現できる運転モードを選択すると共に、モータジェネレータコントローラ２２に目標モータジェネレータトルクもしくは目標モータジェネレータ回転速度を、エンジンコントローラ２１に目標エンジントルクを、第１クラッチ４の油圧を制御するソレノイドバルブ１４、第２クラッチ５の油圧を制御するソレノイドバルブ１５に駆動信号を指令する。

モータジェネレータコントローラ２２は、統合コントローラ２０からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、モータジェネレータ２のモータ動作点（Ｎｍ、Ｔｍ）を制御する指令をインバータ８へ出力する。モータジェネレータ２にはインバータ８を介して強電バッテリ９が接続されている。

エンジンコントローラ２１は、統合コントローラ２０からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（Ｎｅ、Ｔｅ）を制御する指令を、例えば、スロットルバルブアクチュエータ（図示しない）へ出力する。

スタータモータ３１には、常開のスイッチ４１を介して弱電バッテリ４２が接続されている。常開のスイッチ４１はエンジンコントローラ２１によって極低温時に閉成される。エンジンコントローラ２１によって常開のスイッチ４１が閉成されると、弱電バッテリ４２からの電力がスタータモータ３１に供給されエンジン１が始動される。

ここで、上記の強電バッテリ９とこの弱電バッテリ４２との２つのバッテリを比較すると、強電バッテリ９としては、弱電バッテリ４２よりも相対的に大容量でかつ弱電バッテリ４２よりも相対的に低出力のバッテリを用いている。一方、弱電バッテリ４２としては、強電バッテリ９よりも相対的に小容量でかつ強電バッテリ９よりも相対的に高出力のバッテリを用いている。

極低温時を除くエンジン１の始動処理は、統合コントローラ２０が次にように行う。すなわち、ＥＶモード状態で図３に示すエンジン始動線をアクセル開度ＡＰＯが超えた時点で、第２クラッチ５を半クラッチ状態にスリップさせるように第２クラッチ５のトルク容量を制御し、第２クラッチ５がスリップを開始したと判断した後に第１クラッチ４の締結を開始してエンジン回転速度Ｎｅを上昇させる。エンジン回転速度Ｎｅが初爆可能な回転速度に到達したらエンジン１を作動させ、モータジェネレータ回転速度Ｎｍとエンジン回転速度Ｎｅが近くなったところで第１クラッチ４を完全に締結し、その後第２クラッチ５をロックアップさせてＨＥＶモードに遷移させる。

図４はエンジン始動時にエンジン回転速度Ｎｅ、エンジン起動トルクがどのように変化するのかをモデルで示したタイミングチャートである。従来のエンジン起動方法を図４中段に一点鎖線で、本発明の第１実施形態のエンジン起動方法を図４下段に実線で示している。

従来のエンジン起動方法から説明する。ｔ０をエンジン起動の開始タイミングとして、ｔ２のタイミングでエンジン回転速度Ｎｅが目標エンジン起動回転速度に到達するように、ｔ０からｔ２までの期間、モータジェネレータ２から一定値ａのトルクをエンジン１に供給している（図４中段参照）。ここで、図４上段にある「目標エンジン起動回転速度」とはエンジン１が自立運転し得る回転速度の目標値のことである。エンジン回転速度Ｎｅが目標エンジン起動回転速度に到達するｔ２のタイミングで、モータジェネレータ２からトルクをエンジン１に供給することは不要となるので、ｔ２のタイミングでモータジェネレータ２からエンジン１に供給するトルクがゼロとなっている。また、図４上段にある「目標エンジン起動時間」とはエンジン回転速度Ｎｅが目標エンジン起動回転速度に到達するまでの時間の目標値のことである。これら目標エンジン起動回転速度と目標エンジン起動時間とは適合により予め定めることになる。

図４上段ではエンジン回転速度Ｎｅ（一点鎖線）は直線的に上昇している。これは、図４中段のようにモータジェネレータ２からエンジン１に供給するトルクを一定値ａとしたとき、エンジン回転速度Ｎｅが直線で上昇するためである。このように一点鎖線は、あくまでモータジェネレータ２からエンジン１に供給するトルクのみによって上昇するエンジン回転速度Ｎｅの変化を示している。実際には、エンジン１の出力軸をクランキングしつつ、筒内の混合気に火花火を行って燃焼させ、この燃焼力でエンジン１を自立運転へと至らせるので、実際のエンジン回転速度はこのように直線的には上昇しない。

ここで、「エンジン始動」とは、一般的にはモータジェネレータ２の働きに加えて、エンジン１への燃料供給と火花点火とを含めた概念として用いられるものである。一方、「エンジン起動」はモータジェネレータ２の働きに特に着目した言葉として用いており、「エンジン始動」とは厳密には概念が異なるが、同様の意味で用いられることがある。

さて、目標エンジン起動回転速度より低い位置に、駆動系の共振周波数帯があり（図４上段のハッチング部参照）、この駆動系の共振周波数帯は所定の幅を有している。エンジン始動時にエンジン回転速度Ｎｅがこの駆動系の共振周波数帯を横切って上昇する際に騒音や振動が発生する。この騒音や振動を抑制するには、エンジン回転速度Ｎｅの上昇のスピード（傾き）を従来のエンジン起動方法より大きくしてエンジン回転速度Ｎｅが駆動系の共振周波数帯を短時間で通過させることである。この要求を実現するためにはモータジェネレータ２からエンジン１に供給するトルクを一定値ａよりも大きくしなければならない。

しかしながら、モータジェネレータ２からエンジン１に供給するトルクを一定値ａよりも大きくしたのでは、モータジェネレータ２から駆動輪側に配分（供給）できるトルクが小さくなってしまう。これはモータジェネレータ２に車両を駆動させる機能だけでなく、エンジン１を起動する機能をも負担させているためである。

これを図５を参照してさらに説明する。図５はモータジェネレータ２のモータ（電動機）としてのトルク特性図である。従来の場合、図５上段に示したように、エンジン回転速度Ｎｅが所定値Ｎ１までの低回転速度域でモータジェネレータ２からトルクをエンジン１に供給することでエンジン１を起動するようにしている。つまり、エンジン起動用のトルク分を余裕トルクとして残している。このため、モータ最大トルクからこの余裕トルクを差し引いた残りのトルクをＥＶモードでの走行に充てている。従って、音振対策のためにエンジン起動用のトルク分である余裕トルクを従来の場合より大きくしたのでは、ＥＶモードで走行できる領域を狭めてしまうこととなる。ＥＶモードで走行できる領域が狭まればそれだけ燃費が悪くなる。

そこで本発明の第１実施例では、極低温時にしか用いていないスタータモータ３１を有効活用するものとする。すなわち、モータジェネレータ２からのトルクでエンジン１を起動する際にはスタータモータ３１からもトルクをエンジン１に供給し、スターモータ３１からのトルクとモータジェネレータ２からのトルクとの合計でエンジン１を起動し、エンジン回転速度Ｎｅを目標エンジン起動回転速度へと至らせる。具体的には図４下段に示したように、ｔ０のエンジン起動開始タイミングからｔ１（ｔ１＜ｔ２）のタイミングまでの短期間にスターモータ３１に高出力を与えてスタータモータ３１から上記一定値ａよりも大きな一定値ｃのトルク（以下、この一定値ｃのトルクを「第１エンジン起動用トルク」という。）をエンジン１に供給し、この第１エンジン起動用トルクｃでエンジン回転速度Ｎｅが駆動系の共振周波数帯を急速に横切るようにする。

これによって、モータジェネレータ２からエンジン１に供給するトルクを増やすことなく、エンジン回転速度Ｎｅが共振周波数帯を横切って上昇する際に発生する騒音や振動を従来のエンジン起動方法よりも抑制できる。そして、駆動系の共振周波数帯を横切った後にはエンジン回転速度Ｎｅは所定値ｄ（ｄ＜目標エンジン起動回転速度）に到達するものとする（図４上段参照）。

一方、スタータモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃを供給してエンジン回転速度Ｎｅが駆動系の共振周波数帯を急速に横切るようにすることで、ｔ１の後にはｔ２のタイミングで目標エンジン起動回転速度に到達するように、モータジェネレータ２からトルクをエンジン１に供給すればよい。ｔ１のタイミングでエンジン回転速度Ｎｅは所定値に到達しているので、ｔ２のタイミングで目標エンジン起動回転速度に到達するようにするには、モータジェネレータ２からエンジン１に供給するトルクを従来の一定値ａよりも小さい一定値ｂのトルク（以下、この一定値ｂのトルクを「第２エンジン起動用トルク」という。）へと減らすことができる。

このように、第１実施形態では、スタータモータ３１からのトルクを追加してエンジン１に供給することで、エンジン回転速度Ｎｅを従来のエンジン起動方法より急上昇させることができる。エンジン１の筒内における燃焼開始後には、両モータ（２、３１）からのトルクに加えエンジン１の発生するトルクを用いてエンジン回転速度Ｎｅがさらに上昇する。

また、第１実施例では、第１エンジン起動用トルクｃと第２エンジン起動用トルクｂとからエンジン駆動用トルクを構成し、モータジェネレータ２が負担していたエンジン起動用トルクの一部を、スタータモータ３１が肩代わりすることにより、図５下段に示したようにモータジェネレータ２からエンジン１に供給するトルクは従来のエンジン起動方法より小さくなる。モータジェネレータ２からエンジン１に供給するトルクが従来のエンジン起動方法より小さくなった分だけモータジェネレータ２から駆動輪側に配分できるトルクが大きくなる。

モータジェネレータ２から駆動輪側に配分できるトルクが従来のエンジン起動方法より大きくなると、そのぶんＥＶモードで走行できる領域を拡大できることから燃費が向上する。これを図６を参照してさらに説明すると、図６は横軸にモータジェネレータ２のエンジン起動トルク占有率（以下単に「エンジン起動トルク占有率」という。）を、縦軸に燃費向上率をそれぞれ採った特性図である。ここで、「エンジン起動トルク占有率」とはモータジェネレータ２からエンジン１に供給するトルクがエンジン起動トルクの全体に占める割合のことである。モータジェネレータ２から供給するトルクのみでエンジン１を起動するときに、エンジン起動トルク占有率は１００％となり、モータジェネレータ２から供給するトルクを用いないでエンジン１を起動するときにエンジン起動トルク占有率は０％となる。ただし、図６では最大のエンジン起動トルク占有率を１００％より小さな値としている。従来のエンジン起動方法での燃費向上率を０％の基準に採って考えるため、図６においては右端の位置が従来のエンジン起動方法でのエンジン起動トルク占有率である。

一方、図６においてエンジン起動トルク占有率が０％となる左端の位置では、モータジェネレータ２のモータ最大トルクまで用いたＥＶモードでの走行が可能となり燃費向上率が最も大きくなる。つまり、モータジェネレータ２から駆動輪側に配分できるトルクが大きくなることは図６においてエンジン起動トルク占有率が小さくなる側（左側）に移動することを意味し、モータジェネレータ２から駆動輪側に配分できるトルクが大きくなるほど燃費向上率が大きくなるのである。

なお、図４下段及び図５下段にはモータジェネレータ２からエンジン１に供給するトルクがゼロでない場合を示しているが、モータジェネレータ２が負担していたエンジン起動用トルクの全部を、スタータモータ３１に肩代わりさせることも可能である。このとき、モータジェネレータ２からエンジン１に供給するトルクがゼロとなり、モータ最大トルクの全てをＥＶモードでの走行に充てることができる。図６においてはエンジン起動トルク占有率が０％（左端）となり最大の燃費向上率を得ることができるのである。

次に、図４下段に示したｔ１としては、エンジン回転速度Ｎｅが目標エンジン起動回転速度に到達するタイミングであるｔ２よりも時間的に前のタイミングを採ることとなる。このｔ１のタイミングを時間的に早めるほど、エンジン回転速度Ｎｅが駆動系の共振周波数帯を横切るのに要する時間が短縮される。しかしながら、ｔ１をｔ０に近づけようとするほどエンジン回転速度Ｎｅを急上昇させる必要があり、スタータモータ３１に与える出力を高くしなければならない。弱電バッテリ４２は強電バッテリ９と比較すれば、強電バッテリ９よりも相対的に高出力ではあるが、エンジン回転速度Ｎｅを従来のエンジン起動方法より急上昇させたいという要求に応えられない場合があることも考えられる。言い換えると、弱電バッテリ４２によれば、図４下段に実線で示したようにｔ０のエンジン起動開始タイミングからｔ１のタイミングまでの短期間にスターモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃをエンジン１に供給することができない事態が考えられる。

そこで第１実施形態では、ｔ０のエンジン起動開始タイミングからの短期間にスターモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃをエンジン１に供給するため、弱電バッテリ４２とは別に新たに高出力の電源を追加して設ける。この新たな高出力の電源は、図２に示したようにキャパシタ（capacitor）４５及び常開スイッチ４６からなるものである。これらキャパシタ４５及び常開スイッチ４６は、常開スイッチ４１に対して並列に接続する。以下、２つの常開スイッチ４１、４６を区別するため、一方の常開スイッチ４１を「第１常開スイッチ」、他方の常開スイッチ４２を「第２常開スイッチ」という。

キャパシタ４５は、静電容量（キャパシタンス）により電荷（電気エネルギー）を蓄えたり放出したりする受動素子である。第２常開スイッチ４６が開成しているときにはキャパシタ４５に弱電バッテリ４２からの電荷が蓄えられ、第２常開スイッチ４６を閉成すると、キャパシタ４５に蓄えられていた電力がスタータモータ３１に供給される。すなわち、第１実施例では、第２常開スイッチ４６付きのキャパシタ４５を高出力の電源として、スタータモータ３１からトルクをエンジン１に供給してエンジン１を起動する。ｔ０のエンジン起動開始タイミングからｔ１のタイミングまでの短期間にスターモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃがエンジン１に供給されるようにキャパシタ４５の仕様と容量とを予め定めておく。

第２常開スイッチ４６はエンジンコントローラ２１からの指令によって開成と閉成とを切換える。

キャパシタ４５への蓄電は、弱電バッテリ４２からの充電によって行う場合に限られない。例えば、ハイブリッド車両の減速時に発生する減速エネルギーをスタータモータ３１により回生してキャパシタ４５に蓄えるようにしてもかまわない。強電バッテリ９からの電力供給によりキャパシタ４５に蓄電させることもできる。このように、キャパシタ４５には、スタータモータ３１による回生、強電バッテリ９からの充電、弱電バッテリ４２からの充電の三通りによって蓄電することが可能である。

統合コントローラ２０で行われる制御を図７のフローチャートに基づいて説明する。図７はエンジン起動処理を行わせるためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

図７においてステップ１では起動完了フラグをみる。このフラグはエンジンの起動完了後に１となるフラグである。ここでは、起動完了フラグ＝０であるとしてステップ２以降に進む。

ステップ２では今回にエンジン１の始動要求があるか否か、ステップ３では前回にエンジン１の始動要求があったか否かをみる。今回にエンジン１の始動要求がなかったときにはそのまま今回の処理を終了する。

今回にエンジン１の始動要求がありかつ前回にエンジン１の始動要求がなかった、つまり今回にエンジン１の始動要求があったときには、ステップ２、３よりステップ４に進みタイマを起動する（タイマ値＝０）。タイマ値はエンジン始動要求の開始からの経過時間を計測するためのものである。

ステップ５では第２常開スイッチ４６を閉成してキャパシタ４６に蓄えられている電力をスタータモータ３１に供給する。これによってスタータモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃがエンジン１に供給されるので、エンジン回転速度Ｎｅは共振周波数帯に向かって従来のエンジン起動方法よりも急上昇してゆく。

ステップ２、３で今回に始動要求がありかつ前回にも始動要求があった、つまり始動要求が継続しているときには、ステップ６に進みタイマ値と所定値１を比較する。ここで、所定値１は図４下段においてｔ０からｔ１までの期間、つまりスタータモータ３１を駆動する目標時間を定めるものである。所定値１は、適合により予め定めておく。タイマを起動したばかりのときにはタイマ値は所定値１未満であるので、ステップ７に進んでタイマ値をインクリメントした後、ステップ５の操作を実行する。

タイマ値が所定値１未満である限りステップ６、７、５の操作を繰り返すと、やがてタイマ値が所定値１に到達する。このときにはエンジン回転速度Ｎｅは共振周波数帯を横切り終わっているので、スタータモータ３１からの第１エンジン起動用トルクｃの供給を終了し、次にはモータジェネレータ２からのの第２エンジン起動用トルクｂの供給に切換えるため、ステップ８以降に進む。

ステップ８ではタイマ値と所定値２を比較する。ここで、所定値２は図４においてｔ２に到達したタイミング、つまり目標エンジン起動時間を定めるものある。所定値２は、適合により予め定めておく。タイマ値が所定値２を超えたばかりのときにはタイマ値は所定値２未満であるのでステップ９に進んでタイマ値をインクリメントした後、ステップ１０でモータジェネレータ２から第２エンジン起動用トルクｂをエンジン１に供給する。これによってエンジン回転速度Ｎｅはゆっくりと上昇してゆく。ステップ１１では第２常開スイッチ４６を開成してキャパシタ４５からスタータモータ３１への電力供給を終了し、スタータモータ３１を停止させる。

タイマ値が所定値２未満である限りステップ９、１０、１１の操作を繰り返すと、やがてタイマ値が所定値２に到達する。このときにはエンジン起動（＝エンジン始動）が完了しているはずなので、ステップ８よりステップ１２に進み、モータジェネレータ２からの第２エンジン起動用トルクｂの供給を終了させる。ステップ１３ではエンジン起動が完了したことを示すため、起動完了フラグ＝１とする。この起動完了フラグ＝１により次回以降、ステップ１よりステップ２以降に進むことができない。

ハイブリッド車両では、車両の運転中にエンジン１の運転が不要になれば、エンジン１の運転が停止される。このとき、起動完了フラグをゼロにリセットしておく。すると、図７においてステップ１からステップ２以降に進めることになり、エンジン１の始動要求があれば、上記の操作を繰り返す。

ここで、第１実施形態の作用効果を説明する。

第１実施形態によれば、電力の供給を受けてエンジン１に起動トルクを供給し得るモータジェネレータ２を備え、モータジェネレータからのトルクを供給してエンジン１を起動させるようにするエンジンの始動装置において、電力の供給を受けてエンジン１に起動トルクを供給付与し得るスタータモータ３１と、スタータモータ３１に電力を供給するキャパシタ４５とを有し、目標エンジン起動回転速度よりも低い位置にある共振周波数帯をエンジン回転速度Ｎｅが横切って上昇する際に、キャパシタ４５からの電力でスタータモータ３１を駆動する。すなわち、高出力の電力を応答性良く放電できるキャパシタ４５によりスタータモータ３１を駆動するので、モータジェネレータ２から駆動輪側に配分できるトルクを従来のエンジン起動方法より小さくすることなく、エンジン回転速度Ｎｅが共振周波数帯を通過する時間を短縮でき、エンジン始動時の騒音や振動を従来のエンジン起動方法より抑制できる。

第１実施形態によれば、キャパシタ４５からの電力でスターモータ３１を駆動するとき、目標エンジン起動時間が経過したタイミングでエンジン回転速度が前記目標エンジン起動回転速度に到達するように、キャパシタ４５からの電力を用いずにスタータモータ３１を駆動する従来の場合に比して前記モータジェネレータからエンジンに供給するトルクを従来の一定値ａのトルクから第２エンジン起動用トルクｂへと減らしている。モータジェネレータ２が負担するエンジン起動トルクが従来の一定値ａのトルクから第２エンジン起動用トルクｂへと低減するため、モータジェネレータ２のトルクをより多く車両の駆動に利用することができる。これにより、ＥＶモードで走行できる条件（エンジン１を停止した状態でモータジェネレータ２のみで走行できる条件）が、高車速側、高加速度域側に拡大できるため、燃費性能が向上する。

付加的な効果として、エンジン起動に伴う強電バッテリ９の高出力な放電の頻度が減少するため、強電バッテリ９の出力低下及び容量劣化を抑制できる。

第１実施形態は、スタータモータ３１からの第１エンジン起動用トルクｃの供給開始タイミングをｔ０のエンジン起動開始タイミングとするものであったが、これに限られるものでない。例えば、図８に示したように、スタータモータ３１からの第１エンジン起動用トルクｃの供給開始タイミングをｔ０以降の任意のタイミング、例えばｔ５のタイミングとすることもできる。ｔ５からｔ６までの期間は図４のｔ０からｔ１までの期間と同じである。

（第２実施形態）
図９は第２実施形態のエンジン始動時のエンジン回転速度、エンジン起動トルクの変化を示すタイミングチャートで、第１実施形態の図４と置き換わるものである。キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣが下限値ＳＯＣ２ｌｏｗ未満であるとき（図９では「キャパシタの充電不足のとき」と記載）のエンジン起動方法を図９中段に二点鎖線で、本発明の第２実施形態のエンジン起動方法を図９下段に実線で示している。

第１実施形態の図４は、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣが上限値ＳＯＣ２ｕｐと下限値ＳＯＣ２ｌｏｗの間にあることを前提としたものであった。ここで、上限値ＳＯＣ２ｕｐとしては、キャパシタ４５が過度の充電状態とならないように、１００％未満の値を予め定めている。一方、下限値ＳＯＣ２ｌｏｗは、これよりキャパシタ４５の充電状態ＳＯＣが低下すると、キャパシタ４５より電力をスタータモータ３１に供給したときスタータモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃをエンジン１に供給することを保障し得ない値である。下限値ＳＯＣ２ｌｏｗとしては、０％を越えている値を予め定めている。

実際には、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣが下限値ＳＯＣ２ｌｏｗ未満となってしまうことがある。すなわち、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣが下限値ＳＯＣ２ｌｏｗ未満であるとき、図９中段に二点鎖線で示したように第１エンジン起動用トルクｃより小さな一定値ｅのトルクしかエンジン１に供給できなくなって、エンジン回転速度Ｎｅの上昇スピードが図９上段に二点鎖線で示したように、第１実施形態の場合より鈍ることとなる。このエンジン回転速度Ｎｅの上昇スピードの低下を受けて、エンジン回転速度Ｎｅが共振周波数帯を横切る時間が第１実施形態の場合より長引き、その分、共振周波数帯を通過するときに発生する騒音や振動が大きくなる。また、エンジン起動時間は目標エンジン起動時間を超えて長引く。

従って、スタータモータ３１及びモータジェネレータ２のエンジン起動トルク全体に対するトルク分担は、キャパシタ４５及び強電バッテリ９の放電能力で決まる両モータ（３１、２）の発生可能トルクに応じて決定する必要がある。例えば、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣが下限値ＳＯＣ２ｌｏｗ以上である場合には、第１実施形態で前述したようにスタータモータ３１からエンジン１に供給し得るトルクを最大限に活用すればよい（図４下段参照）。

一方、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣが下限値ＳＯＣ２ｌｏｗ未満で第１エンジン起動用トルクｃより小さな一定値ｅのトルクしかエンジン１に供給できない場合に、第２実施形態では、図９下段に示したようにスタータモータ３１からの供給トルクの不足分（つまりｃ−ｅのトルク）をモータジェネレータ２から供給するものである。

このため第２実施形態では、図１０に示したように、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣを検出するＳＯＣセンサ５１を新たに設け、このＳＯＣセンサ５１からの信号を統合コントローラ２０に入力させている。ここで、図２と同一部分には同一番号を付している。以下、キャパシタ４５の充電状態と強電バッテリ９の充電状態とを区別するため、強電バッテリ９の充電状態を「ＳＯＣ１」、キャパシタ４５の充電状態を「ＳＯＣ２」とする。

図１１、図１２は第２実施形態のエンジン起動処理を行わせるためのもので、統合コントローラ２０が一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。第１実施形態の図７と同一部分には同一のステップ番号を付している。

第１実施形態の図７と相違する部分を主に説明する。今回にエンジン１の始動要求があったときには、図１１のステップ２、３よりステップ４に進みタイマを起動した後、図１２のステップ２１でＳＯＣセンサ５１により検出されるキャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２と下限値ＳＯＣ２ｌｏｗとを比較する。下限値ＳＯＣ２ｌｏｗは、キャパシタ４５より電力をスタータモータ３１に供給したときスタータモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃをエンジン１に供給することを保障し得る充電状態ＳＯＣ２の下限値で、予め適合により求めておく。キャパシタ５の充電状態ＳＯＣ２が下限値ＳＯＣ２ｌｏｗ以上であれば、キャパシタ４５より電力をスタータモータ３１に供給したときスタータモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃをエンジン１に供給することを保障し得ると判断する。このときの処理は第１実施形態と同じである。すなわち、図１２のステップ２１より図１１のステップ５に進んで第２常開スイッチ４６を閉成する。これによってキャパシタ４６に蓄えられている電力をスタータモータ３１に供給する。

一方、キャパシタ５の充電状態ＳＯＣ２が下限値ＳＯＣ２ｌｏｗ未満であるときには、キャパシタ４５より電力をスタータモータ３１に供給したときスタータモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃをエンジン１に供給することを保障し得ないと判断する。このときには、モータジェネレータ２からのトルクを追加してエンジン１に供給するため、図１２のステップ２１から図１２のステップ２３、２４に進む。ステップ２３では、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２から図１３を内容とするテーブルを検索することにより、不足トルクを求める。

キャパシタ５の充電状態ＳＯＣ２が下限値ＳＯＣ２ｌｏｗ未満であるので、キャパシタ４５からスタータモータ３１に電力を供給したとき、スタータモータ３１からエンジン１に供給するトルクが第１エンジン起動用トルクｃより不足する。この第１エンジン起動用トルクｃからの不足分が、ここでいう不足トルクである。この不足トルクは、図１３に示したようにキャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２が下限値ＳＯＣ２ｌｏｗ以上の領域でゼロとなる値である。また、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２が下限値ＳＯＣ２ｌｏｗ未満の領域で、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２が小さくなるほど大きくなる値である。

図１２のステップ２４ではモータジェネレータ２からこの不足トルクをエンジン１に供給すると共に、図１１のステップ５の操作を実行する。これによって、スタータモータ３１及びモータジェネレータ２からエンジン１に供給するトルクの合計が第１エンジン起動用トルクｃと同じトルクとなる。

一方、図１１のステップ２、３で始動要求が継続しているときかつステップ６でタイマ値が所定値１未満であるときにはステップ７に進んでタイマ値をインクリメントした後、図１２のステップ２２に進む。ステップ２２ではキャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２と下限値ＳＯＣ２ｌｏｗを比較する。キャパシタ５の充電状態ＳＯＣ２が下限値ＳＯＣ２ｌｏｗ以上であれば、キャパシタ４５より電力をスタータモータ３１に供給したときスタータモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃの供給を保障し得ると判断する。このときの処理は第１実施形態と同じである。すなわち、図１２のステップ２２から図１１のステップ５に進んで第２常開スイッチ４６を閉成する。

図１２のステップ２２でキャパシタ５の充電状態ＳＯＣ２が下限値ＳＯＣ２ｌｏｗ未満であるときには、キャパシタ４５より電力をスタータモータ３１に供給したときスタータモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃの供給を保障し得ないと判断する。このときには、モータジェネレータ２からのトルクを追加してエンジン１に供給するため、図１２のステップ２４に進み、ステップ２３で算出した不足トルクをモータジェネレータ２からエンジン１に供給すると共に、図１１のステップ５の操作を実行する。

このように、第２実施形態ではキャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２が下限値ＳＯＣ２ｌｏｗ未満であるためにスタータモータ３１からエンジン１に供給するトルクが第１エンジン起動用トルクｃより不足する分を、モータジェネレータ２からのトルクで補助するので、エンジン起動に要するトルクの合計は第１実施形態と同じになる。すなわち、第２実施形態によれば、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２が下限値ＳＯＣ２ｌｏｗ未満となることがあっても、第１実施形態と同じに共振周波数帯を短時間で通過でき、エンジン始動時の騒音や振動を抑制できる。

（第３実施形態）
図１４は第３実施形態のエンジン始動時のエンジン回転速度、エンジン起動トルクの変化を示すタイミングチャートで、第１実施形態の図４と置き換わるものである。ここで、第１実施形態の起動方法を図１４下段に実線で、第３実施形態の起動方法を図１４中段に破線で示している。

さて、第２実施形態では、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２が下限値ＳＯＣ２ｌｏｗ未満となった場合を扱ったが、第３実施形態はキャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２が上限値ＳＯＣ２ｕｐを超える場合を扱うものである。キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２が上限値ＳＯＣ２ｕｐを超える場合（図１４では「キャパシタの充電が十分であるとき」と記載）には、キャパシタ４５よりスタータモータ３１に供給する電力を増やし、その分、スタータモータ３１からエンジン１に供給するトルクを増やすことができる。例えば、図１４中段に破線で示したように、スタータモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃよりも大きな一定値ｇ（ｇ＞ｃ）のトルクをエンジン１に供給することができる。これによって、エンジン回転速度Ｎｅの上昇スピードが、図１４上段に破線で示したように、実線で示す第１実施形態より大きくなり、その分、共振周波数帯を通過するときに発生する騒音や振動をより小さくすることができる。

また、ｔ１のタイミングで到達するエンジン回転速度Ｎｅが所定値ｄよりも高い所定値ｆとなる。この所定値ｆから、ｔ２のタイミングで目標エンジン起動回転速度に到達させるには、モータジェネレータ２からエンジン１に供給するトルクを第２エンジン起動用トルクｂから一定値ｈ（ｈ＜ｂ）へと減らすことができる。モータジェネレータ２からエンジン１に供給するトルクを第２エンジン起動用トルクｂから一定値ｈへと減らすことができると、その分、モータジェネレータ２から駆動輪側に配分できるトルクが大きくなり、燃費向上率が大きくなる。

このため第３実施形態では、図１５に示したように、第２常開スイッチ４６とスタータモータ３１の間に電流制御手段６１（電力制御手段）を追加して設けている。この電流制御手段６１がＯＦＦ状態のときには、スタータモータ３１からエンジン１に供給されるトルクが第１エンジン起動用トルクｃとなるようにキャパシタ４５からスタータモータ３１に電流（電力）が供給される。このときキャパシタ４５からスタータモータ３１に供給される電流値（電力値）を「規定電流値」とすると、電流制御手段６１がＯＮ状態であるときには、キャパシタ４５から規定電流値を超える電流をスタータモータ３１に供給することが可能である。そして、この規定電流値からの増加量をエンジンコントローラ２１からの制御信号に基づいて制御できるようになっている。ここで、図２と同一部分には同一番号を付している。

図１６、図１７は第３実施形態のエンジン起動処理を行わせるためのもので、統合コントローラ２０が一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。第２実施形態の図１１、図１２と同一部分には同一のステップ番号を付している。

第２実施形態の図１１、図１２と相違する部分を主に説明する。今回にエンジン１の始動要求があったときには、図１６のステップ２、３よりステップ４に進みタイマを起動した後、図１７のステップで３１でＳＯＣセンサ５１により検出されるキャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２と上限値ＳＯＣ２ｕｐとを比較する。上限値ＳＯＣ２ｕｐは、キャパシタ４５より電力をスタータモータ３１に供給したときスタータモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃの供給を保障し得る充電状態ＳＯＣ２の上限値で、予め適合により求めておく。キャパシタ５の充電状態ＳＯＣ２が上限値ＳＯＣ２ｕｐ以下であれば、キャパシタ４５より電力をスタータモータ３１に供給したときスタータモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃの供給を保障し得ると判断する。このときには図１７のステップ３３に進み、電流制御手段６１をＯＦＦ状態とする。

この後の処理は第２実施形態と同じである。すなわち、図１７のステップ３３より図１６のステップ５に進んで第２常開スイッチ４６を閉成する。電流制御手段６１がＯＦＦ状態であるので、第２常開スイッチ４６を閉成したときには、キャパシタ４５から規定電流値の電流がスタータモータ３１に供給され、スタータモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃがエンジン１に供給される。

一方、キャパシタ５の充電状態ＳＯＣ２が上限値ＳＯＣ２ｕｐを超えているときには、キャパシタ４５より電力をスタータモータ３１に供給したときスタータモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃを超えるトルクの供給が可能であると判断する。このときには、図１７のステップ３１から図１７のステップ３４、３５に進む。ステップ３５では、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２から図１８を内容とするテーブルを検索することにより、規定電流値からの電流値増加量（電力増加量）を求める。

規定電流値からの電流値増加量は、キャパシタ４５からスタータモータ３１に電力を供給したとき、第１エンジン起動用トルクｃに追加してエンジン１に供給し得る余剰トルク分を生じさせるためのものである。この規定電流値からの電流値増加量は、図１８に示したようにキャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２が上限値ＳＯＣｌｕｐ以下の領域でゼロとなる値である。また、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２が上限値ＳＯＣ２ｕｐを超える領域で、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２が大きくなるほど大きくなる値である。規定電流値からの電流値増加量が大きくなるほどスタータモータ３１からエンジン１に供給するトルクが第１エンジン起動用トルクｃより大きくなる。

図１７のステップ３５ではこの規定電流値からの電流値増加量の分だけ余分にキャパシタ４５から電流がスタータモータ３１に供給されるように電流制御手段６１を制御する。この後は図１６のステップ５の操作を実行する。

一方、図１６のステップ２、３で始動要求が継続しているときかつステップ６でタイマ値が所定値１未満であるときにはステップ７に進んでタイマ値をインクリメントした後、図１７のステップ３２に進む。ステップ３２ではキャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２と上限値ＳＯＣ２ｕｐを比較する。キャパシタ５の充電状態ＳＯＣ２が上限値ＳＯＣ２ｕｐ以下であれば、キャパシタ４５より電力をスタータモータ３１に供給したときスタータモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃの供給が可能であると判断する。このときにはステップ３３に進み、電流制御手段６１をＯＦＦ状態としたあと、図１６のステップ５に進んで第２常開スイッチ４６を閉成する。

図１７のステップ３２でキャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２が上限値ＳＯＣ２ｕｐを超えているときには、キャパシタ４５より電力をスタータモータ３１に供給したときスタータモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃを超えるトルクの供給が可能であると判断する。このときには、図１７のステップ３５に進み、規定電流値からの電流値増加量の分だけ余分にキャパシタ４５から電流がスタータモータ３１に供給されるように電流制御手段６１を制御すると共に、図１６のステップ５の操作を実行する。

つぎに、図１６のステップ８でタイマ値が所定値２に到達した後には、ステップ９でタイマ値をインクリメントした後、ステップ３６に進む。図１６のステップ３６ではキャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２と上限値ＳＯＣ２ｕｐを比較する。キャパシタ５の充電状態ＳＯＣ２が上限値ＳＯＣ２ｕｐ以下であるときには、第２実施形態と同じに、ステップ１０、１１の操作を実行する。このとき、モータジェネレータ２からエンジン１に第２エンジン起動用トルクｂが供給される。

一方、図１６のステップ３６でキャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２が上限値ＳＯＣ２ｕｐを超えているときには、ステップ３７に進み、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２から図１９を内容とするテーブルを検索することにより、トルク減量を求める。ステップ３８では第２エンジン起動用トルクｂからこのトルク減量を差し引いた値のトルクをエンジン１に供給する。

トルク減量は、図１９に示したようにキャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２が上限値ＳＯＣｌｕｐ以下の領域でゼロとなる値である。また、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２が上限値ＳＯＣ２ｕｐを超える領域で、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２が大きくなるほど大きくなる値である。図１９の特性は、エンジン回転速度Ｎｅがｔ２のタイミングで目標エンジン起動回転速度に到達するように適合により予め定めておく。

このように、第３実施形態によれば、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２を検出するＳＯＣセンサ５１（充電状態検出手段）を備え、この検出されるキャパシタの充電状態ＳＯＣ２が予め定めた上限値ＳＯＣｕｐを超える場合に、キャパシタ４５からスタータモータ３１に供給する電流（電力）を増やすと共に（図１７のステップ３１、３４、３５、ステップ３２、３５参照）、この増やした電流分（電力分）に応じてモータジェネレータ２からエンジン１に供給するトルクを減らす（図１６のステップ３６、３７、３８参照）ので、エンジン１を起動可能なトルクを確保しつつモータジェネレータ２からトルクをより多く駆動輪側に配分できるようになり、燃費性能が向上する。

（第４実施形態）
図２０は第４実施形態のエンジン始動時のエンジン回転速度、エンジン起動トルクの変化を示すタイミングチャートで、第１実施形態の図４と置き換わるものである。ここで、第１実施形態の起動方法を図２０下段に実線で、第４実施形態の起動方法を図２０中段に破線で示している。

第１実施形態の図４は、強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１が上限値ＳＯＣ１ｕｐと下限値ＳＯＣ１ｌｏｗの間にあることを前提としたものであった。ここで、上限値ＳＯＣ１ｕｐとしては、強電バッテリ９が過度の充電状態とならないように、１００％未満の値を予め定めている。一方、下限値ＳＯＣ１ｌｏｗは、これより強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１が低下すると、強電バッテリ９より電力をモータジェネレータ２に供給したときモータジェネレータ２から第２エンジン起動用トルクｂの供給を保障し得ない値である。下限値ＳＯＣ１ｌｏｗとしては、０％を越えている値を予め定めている。

実際には、強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１が下限値ＳＯＣ１ｌｏｗ未満となってしまうことがある。強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１が下限値ＳＯＣ１ｌｏｗ未満であるとき（図２０では「強電バッテリが充電不足であるとき」と記載）には、キャパシタ４５よりスタータモータ３１に供給する電力を増やし、その分、スタータモータ３１からエンジン１に供給するトルクを増やすことができる。例えば、図２０中段に破線で示したようにスタータモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃよりも大きな一定値ｊのトルクをエンジン１に供給することができる。これによって、エンジン回転速度Ｎｅの上昇スピードが、図２０上段に破線で示したように、実線で示す第１実施形態より大きくなり、その分、共振周波数帯を通過するときに発生する騒音や振動をより小さくすることができる。

また、ｔ１のタイミングで到達するエンジン回転速度Ｎｅが所定値ｄよりも高い所定値ｉとなる。この所定値ｉから、ｔ２のタイミングで目標エンジン起動回転速度に到達させるには、モータジェネレータ２からエンジン１に供給するトルクを第２エンジン起動用トルクｂから一定値ｋ（ｋ＜ｂ）へと減らすことができる。モータジェネレータ２からエンジン１に供給するトルクを第２エンジン起動用トルクｂから一定値ｋへと減らすことができると、その分、モータジェネレータ２から駆動輪側に配分できるトルクが大きくなり、燃費向上率が大きくなる。

第４実施形態のハイブリッドシステムの構成は第３実施形態と同じである。すなわち、第４実施形態においても、図１５に示したように、第２常開スイッチ４６とスタータモータ３１の間に電流制御手段６１を追加して設けている。この電流制御手段６１がＯＦＦ状態のときには、スタータモータ３１からエンジン１に供給されるトルクが第１エンジン起動用トルクｃとなるようにキャパシタ４５からスタータモータ３１に電流（電力）が供給される。このときキャパシタ４５からスタータモータ３１に供給される電流値（電力値）を「規定電流値」とすると、電流制御手段６１がＯＮ状態であるときには、キャパシタ４５から規定電流値を超える電流をスタータモータ３１に供給することが可能である。そして、この規定電流値からの増加量をエンジンコントローラ２１からの制御信号に基づいて制御できるようになっている。ここで、図２と同一部分には同一番号を付している。

図２１、図２２は第４実施形態のエンジン起動処理を行わせるためのもので、統合コントローラ２０が一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。第３実施形態の図１６、図１７と同一部分には同一のステップ番号を付している。

第３実施形態の図１６、図１７と相違する部分を主に説明する。今回にエンジン１の始動要求があったときには、図２１のステップ２、３よりステップ４に進みタイマを起動した後、図２２のステップで４１でＳＯＣセンサ１６により検出される強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１と下限値ＳＯＣ１ｌｏｗとを比較する。下限値ＳＯＣ１ｌｏｗは、強電バッテリ９より電力をモータジェネレータ２に供給したときモータジェネレータ２から第２エンジン起動用トルクｂの供給を保障し得る充電状態ＳＯＣ１の下限値で、予め適合により求めておく。強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１が下限値ＳＯＣ１ｌｏｗ以上であれば、強電バッテリ９より電力をモータジェネレータ２に供給したときモータジェネレータ２から第２エンジン起動用トルクｂの供給を保障し得ると判断する。このときには図２２のステップ３３に進み、電流制御手段６１をＯＦＦ状態とする。

この後の処理は第３実施形態と同じである。すなわち、図２１のステップ５に進んで第２常開スイッチ４６を閉成する。電流制御手段６１がＯＦＦ状態であるので、第２常開スイッチ４６を閉成したときには、キャパシタ４５から規定電流値の電流がスタータモータ３１に供給され、スタータモータ３１から第１エンジン起動用トルクｃがエンジン１に供給される。

一方、強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１が下限値ＳＯＣ１ｌｏｗ未満であるときには、強電バッテリ９より電力をモータジェネレータ２に供給したときモータジェネレータ２から第２エンジン起動用トルクｂの供給が不可能であると判断し、図２２のステップ４１から図２２のステップ４３、３５に進む。ステップ４３では、強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１から図２３を内容とするテーブルを検索することにより、規定電流値からの電流値増加量（電力増加量）を求める。

規定電流値からの電流値増加量は、キャパシタ４５からスタータモータ３１に電力を供給したとき、第１エンジン起動用トルクｃに追加して供給し得る余剰トルク分を生じさせるためのものである。この規定電流値からの電流値増加量は、図２３に示したように強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１が下限値ＳＯＣ１ｌｏｗ以上の領域でゼロとなる値である。また、強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１が下限値ＳＯＣ１ｌｏｗ未満である領域で、強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１が小さくなるほど大きくなる値である。規定電流値からの電流値増加量が大きくなるほどスタータモータ３１からエンジン１に供給するトルクが第１エンジン起動用トルクｃより大きくなる。

図２２のステップ３５ではこの規定電流値からの電流値増加量の分だけ余分にキャパシタ４５から電流がスタータモータ３１に供給されるように電流制御手段６１を制御する。この後は図２１のステップ５の操作を実行する。

一方、図２１のステップ２、３で始動要求が継続しているときかつステップ６でタイマ値が所定値１未満であるときにはステップ７に進んでタイマ値をインクリメントした後、図２２のステップ４２に進む。ステップ４２では強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１と下限値ＳＯＣ１ｌｏｗを比較する。強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１が下限値ＳＯＣ１ｌｏｗ以上であれば、強電バッテリ９より電力をモータジェネレータ２に供給したときモータジェネレータ２から第２エンジン起動用トルクｂの供給が可能であると判断する。このときには図２２のステップ３３に進み、電流制御手段６１をＯＦＦ状態としたあと、図２１のステップ５に進んで第２常開スイッチ４６を閉成する。

図２２のステップ４２で強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１が下限値ＳＯＣ１ｌｏｗ未満であるときには、強電バッテリ９より電力をモータジェネレータ２に供給したときモータジェネレータ２から第２エンジン起動用トルクｂの供給が不可能であると判断する。このときには、図２２のステップ３５に進み、規定電流値からの電流値増加量の分だけ余分にキャパシタ４５から電流がスタータモータ３１に供給されるように電流制御手段６１を制御する。その後には、図２１のステップ５の操作を実行する。

このように、第４実施形態によれば、モータジェネレータ２に電力を供給する強電バッテリ９と、この強電バッテリ９の充電状態を検出するＳＯＣセンサ１６（充電状態検出手段）とを備え、この検出される強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１が予め定めた下限値ＳＯＣ１ｌｏｗ未満である場合に、キャパシタ４５からスタータモータ３１に供給する電力を増やすので（図２２のステップ４１、４３、３５、ステップ４２、３５参照）、共振周波数帯を通過するときに発生する騒音や振動をより小さくすることができると共に、強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１が下限値ＳＯＣ１ｌｏｗ未満であっても、エンジン回転速度Ｎｅを目標エンジン起動時間が経過するタイミング（ｔ２）で目標エンジン起動回転速度に到達させることができる。

第４実施形態では、強電バッテリ９の放電性能が不十分となる場合として強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１が下限値ＳＯＣ１未満となる場合を挙げて説明したが、強電バッテリ９の放電性能が不十分となる場合として外気温度が低い低温時がある。従って、第４実施形態を低温時に適用することもできる。つまり、エンジン水温が予め定めた所定値以下となる低温時に、キャパシタ４５からスタータモータ３１に供給する電力を増やすのである。これによって、共振周波数帯を通過するときに発生する騒音や振動をより小さくすることができると共に、強電バッテリ９の放電性能が不十分となる低温時においても、エンジン回転速度を目標エンジン起動時間が経過するタイミングで目標エンジン起動回転速度に到達させることができる。

（第５、第６の実施形態）
図２４、図２５は第５、第６の実施形態のエンジン始動時のエンジン回転速度、エンジン起動トルクの変化を示すタイミングチャートで、第１実施形態の図４と置き換わるものである。ここで、従来の起動方法を図２４中段、図２５中段に一点鎖線で、第５実施形態の起動方法を図２４下段に実線で、第６実施形態の起動方法を図２５下段に実線で示している。

第１、第２の実施形態は、スタータモータ３１からエンジン１へのトルク供給をエンジン回転速度Ｎｅが共振周波数帯に入る前に開始し、共振周波数帯を脱した後にスタータモータ３１からのトルク供給を終了させるものであった。一方、第５実施形態は、図２４下段に実線で示したようにスタータモータ３１からのトルク供給をエンジン回転速度Ｎｅが共振周波数帯にあるときに(例えばｔ７のタイミングで）開始し、共振周波数帯を脱した後に(例えばｔ８のタイミングで）スタータモータ３１からのトルク供給を終了させるするものである。第５実施形態は、図２５下段に実線で示したようにスタータモータ３１からのトルク供給をエンジン回転速度Ｎｅが共振周波数帯に入る前に(例えばｔ１０のタイミングで）開始し、エンジン回転速度Ｎｅが共振周波数帯にあるときに(例えばｔ１１のタイミングで）スタータモータ３１からのトルク供給を終了させるものである。図示しないが、スタータモータ３１からのトルク供給をエンジン回転速度Ｎｅが共振周波数帯にあるときに開始し、エンジン回転速度Ｎｅが共振周波数帯にあるときにスタータモータ３１からのトルク供給を終了させるようにしてもかまわない。要は、エンジン回転速度Ｎｅが駆動系の共振周波数帯の全部または一部を急速に横切るようにするわけである。

第５、第６の実施形態によっても第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

第２、第３、第４の実施形態では、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２や強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１をＳＯＣセンサ５１、１６により検出する場合で説明したが、これに限られるものでない。ＳＯＣセンサ５１、１６を設けることなく、キャパシタ４５の充電状態ＳＯＣ２や強電バッテリ９の充電状態ＳＯＣ１を推定するようにしてもかまわない。

ハイブリッド車両ではないエンジンのみを駆動源とする従来車両においても、本発明の適用が可能である。例えば、スタータモータを有するマグネチック式やリダクションギヤ式のスタータ（第１のスタータ）に加えて、ベルト駆動のモータジェネレータを第２のスタータとして備えさせ、アイドリング時や車両減速時にエンジンを停止させる、いわゆるアイドルストップを行う従来車両がある。この従来車両では、アイドルストップを行う際には第２のスタータを専ら用いると共に、極低温時に限って第１のスタータでエンジンを始動するようにしている。この従来車両においては、第２のスタータを用いるアイドルストップからのエンジン再始動時に本発明を適用することができる。すなわち、エンジン再始動時において目標エンジン起動回転速度よりも低い位置にある共振周波数帯をエンジン回転速度が横切って上昇する際に、キャパシタからの電力で第１のスタータの有するスタータモータを駆動することで、エンジン回転速度が共振周波数帯を通過する時間を短縮できると共に、エンジン再始動時間を短縮できる。また、再始動可能車速を高車速側に拡大できることから、そのぶん燃費が向上する。

１エンジン
２モータジェネレータ
９強電バッテリ
１６ＳＯＣセンサ（充電状態検出手段）
２０統合コントローラ
２１エンジンコントローラ
３１スタータモータ
４１第１常開スイッチ
４２弱電バッテリ
４５キャパシタ
４６第２常開スイッチ
５１ＳＯＣセンサ（充電状態検出手段）
６１電流制御手段（電力制御手段）

Claims

電力の供給を受けてエンジンに起動トルクを供給し得るモータジェネレータ
を備え、
前記モータジェネレータからの起動トルクを供給してエンジンを起動させるエンジンの始動装置において、
電力の供給を受けてエンジンに起動トルクを供給し得るスタータモータと、
このスタータモータに電力を供給するキャパシタと
を有し、
目標エンジン起動回転速度よりも低い位置にある共振周波数帯をエンジン回転速度が横切って上昇する際に、前記モータジェネレータからの起動トルクでエンジンを起動すると共に、前記スタータモータからもトルクをエンジンに供給するとき、目標エンジン起動時間が経過したタイミングでエンジン回転速度が目標エンジン起動回転速度に到達するように、前記キャパシタからの電力を用いずに前記モータジェネレータからの起動トルクのみのトルクでエンジンを起動するときに比して前記モータジェネレータからエンジンに供給する起動トルクを減らすことを特徴するエンジンの始動装置。
前記モータジェネレータは、モータ最大トルクから前記起動トルクを差し引いた残りのトルクをＥＶモードでの走行トルクとして、この走行トルクを車両の駆動輪側に供給し得るものであり、
前記スタータモータから供給する前記起動トルクを相対的に大きな第１エンジン起動用トルク、前記モータジェネレータから供給する前記起動トルクを相対的に小さな第２エンジン起動用トルクとし、
前記スタータモータから前記第１エンジン起動用トルクを供給してエンジン回転速度が目標エンジン起動回転速度よりも低い位置にある共振周波数帯を横切って上昇するようにし、かつ前記モータジェネレータから前記第２エンジン起動用トルクを供給してエンジン回転速度が前記目標エンジン起動回転速度に到達するようにすることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動装置。
前記キャパシタの充電状態を検出または推定する充電状態検出・推定手段を備え、
この検出または推定されるキャパシタの充電状態が予め定めた上限値を超える場合に、前記キャパシタから前記スタータモータに供給する電力を増やすと共に、この増やした電力分に応じて前記モータジェネレータからエンジンに供給する起動トルクを減らすことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動装置。
前記モータジェネレータに電力を供給する強電バッテリと、
この強電バッテリの充電状態を検出または推定する充電状態検出・推定手段と、
を備え、
この検出または推定される強電バッテリの充電状態が予め定めた下限値未満である場合に、前記キャパシタから前記スタータモータに供給する電力を増やすことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動装置。