JP6493233B2 - 制御システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の制御装置を備える制御システムに関するものである。

近年においては、例えば、燃費改善等を目的としてアイドリングストップ機能を具備した車両が実用化されており、アイドリングストップの実施により始動装置であるスタータモータが頻繁に駆動される。また、アイドリングストップ後の再始動時には、エンジンのいち早い始動が求められる。そのため、スタータモータや始動方法について種々の技術が提案されている。

例えば特許文献１には、エンジン始動装置としてスタータモータと回転電機とを備える制御システムにおいて、スタータモータと回転電機とを協調させてエンジンを始動させる技術が開示されている。

特許第４０６８６８５号公報

ところで、スタータモータと回転電機とを協調させてエンジンを始動させる場合には、これらスタータモータ及び回転電機に対して相互の制御タイミングのずれ等を生じさせることなく、個々の制御を適正に実施する必要がある。例えば、スタータモータと回転電機との駆動が複数の制御装置により制御される場合には、制御装置間の通信遅延等に起因して同期性が損なわれることが懸念されるため、それを改善することが望まれる。この点、既存の技術では、未だ技術が確立されておらず、改善の余地があると考えられる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、スタータモータと回転電機とを協調させつつエンジン始動を行う上で好適な構成を実現できる制御システムを提供することにある。

本発明における制御システムは、エンジン（１１）と、エンジンの回転軸（１５）に駆動連結され、電力調整回路（２５）での電力調整により力行及び回生のいずれかの状態で駆動される回転電機（１３）と、エンジンを始動させるスタータモータ（１８）と、エンジンの運転を制御する第１制御装置（２０）と、第１制御装置に対して通信可能に接続され、回転電機の力行時及び回生時に電力調整回路の電力調整制御を実施する第２制御装置（４０）と、を備え、第２制御装置は、スタータモータと回転電機とを制御対象とし、エンジンを始動させる始動要求に応じて、スタータモータ及び回転電機の少なくとも一方に対して駆動指令を出力することを特徴とする。

上記構成では、第２制御装置は、エンジン始動要求に応じて、制御対象であるスタータモータ及び回転電機の少なくとも一方に対して駆動指令を出力する。この場合、スタータモータの駆動と回転電機の駆動とを別々の制御装置で制御する既存の構成とは異なり、本発明では、第２制御装置が、スタータモータ及び回転電機のいずれも制御対象としてこれらの駆動を制御することから、スタータモータと回転電機とを協調させつつエンジン始動を行う上で好適な構成を実現できる。

エンジン制御システムの概略構成を示す図。 エンジン再始動の処理手順を示すフローチャート。 スタータの異常診断の処理手順を示すフローチャート。 スタータの別の構成を示す図。 押し出し制御の概要を示すタイムチャート。 押し出し制御の処理手順を示すフローチャート。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車両用のガソリンエンジンを制御する制御システムとして具体化している。まず、図１に基づいてエンジン制御システムの概略構成を説明する。

図１において、本システムは、エンジン１１と、スタータ１２と、回転電機１３と、バッテリ１０，１４とを備えている。エンジン１１は例えば多気筒４サイクルエンジンである。エンジン出力軸１５の一端には被駆動ギアとしてのリングギア１６が連結され、他端には被駆動プーリ１７が連結されている。

スタータ１２は、いわゆるピニオン押し出し式のスタータモータであり、モータ部１８と、モータ部１８によって回転駆動されるピニオンギア１９と、ピニオンギア１９をその軸線方向に押し出すためのソレノイド２７を備えている。ソレノイド２７は、ピニオンギア押出し用のプランジャ２８を軸線方向に移動させるものであり、スイッチ２６を介してバッテリ１４に接続されている。

ピニオンギア１９の軸線方向にはリングギア１６が配置されており、スイッチ２６のオフ状態時、つまりソレノイド２７の非通電時において、ピニオンギア１９と非接触の状態になっている。この非接触の状態において、スイッチ２６がオン状態にされると、ソレノイド２７が通電されてプランジャ２８が軸線方向に移動する。このプランジャ２８の移動に伴い、レバー３０等を介してピニオンギア１９が軸線方向に押し出され、リングギア１６に噛み合わされるようになっている。

プランジャ２８において、レバー３０とは反対側には、モータ通電用の接点（図示しない）が設けられている。プランジャ２８がピニオンギア１９の軸線方向に移動すると、接点が接続した状態となり、これにより、モータ部１８が通電されてピニオンギア１９が回転される。

エンジン始動時には、リングギア１６とピニオンギア１９とが噛み合った状態で、バッテリ１４からの電力供給によりモータ部１８が回転駆動されることによって、エンジン出力軸１５に初期回転が付与される。このとき、スタータ１２によるクランキング中にエンジン１１において燃焼が開始されるとエンジン１１が自立回転し、エンジン回転速度が上昇して始動が完了する。

回転電機１３は、三相交流回転機により構成されたベルト式発電機でもあり、回転電機１３の回転軸２１には駆動プーリ２２が設けられている。エンジン１１側の被駆動プーリ１７と回転電機１３側の駆動プーリ２２とはベルト２３により駆動連結されており、エンジン出力軸１５の回転によって回転電機１３の回転軸２１が回転する一方、回転電機１３の回転軸２１の回転によってエンジン出力軸１５が回転する。この場合、回転電機１３は、エンジン出力軸１５や図示しない車軸の回転により回生発電を行う発電機能と、エンジン出力軸１５に初期回転を付与する始動機能と、エンジン出力軸１５にトルクを加えて車両を加速させる（トルクアシストを行う）アシスト機能とを備え、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）を構成するものとなっている。なお、本実施形態では、車両におけるエンジン始動時においてスタータ１２及び回転電機１３の少なくとも一方を用いてエンジン１１を始動させることとしている。

回転電機１３には、電力調整回路としてのインバータ２５が一体に設けられている。インバータ２５はバッテリ１０に接続されている。インバータ２５は、周知のとおり複数の半導体スイッチング素子を備えて構成されており、その半導体スイッチング素子のスイッチング制御により直流−交流で電力変換を実施する。回転電機１３による発電時には、発電により生じた交流電力がインバータ２５で直流電力に変換され、その直流電力によりバッテリ１０が充電される。また、回転電機１３によるエンジン始動時又はアシスト時には、バッテリ１０から供給される直流電力がインバータ２５で交流電力に変換され、その交流電力により回転電機１３が駆動される。

本システムは、エンジンＥＣＵ２０及びＩＳＧコントローラ４０の両制御装置を備えている。これらの制御装置２０，４０は、中央処理装置（ＣＰＵ）及び記憶装置（ＲＯＭ及びＲＡＭ）よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種プログラムを実行する。なお、ＩＳＧコントローラ４０はインバータ２５に一体に設けられている。すなわち、回転電機１３と、インバータ２５と、ＩＳＧコントローラ４０とが一体に設けられている。また、ＩＳＧコントローラ４０とエンジンＥＣＵ２０とは、互いに双方向の通信が可能に接続されている。

エンジンＥＣＵ２０は、本システムに設けられている各種センサの検出結果等を入力し、それらに基づいて燃料噴射量制御や点火時期制御などの各種エンジン制御を実施する。各種センサとしては、例えば、運転者によりアクセルペダルの踏込操作が行われた際の踏込量（アクセル踏込量）を検出するアクセルセンサ５１や、運転者によりブレーキペダルの踏込操作が行われた際の踏込量（ブレーキ踏込量）を検出するブレーキセンサ５２、車速を検出する車速センサ５３、エンジン回転速度を検出する回転角センサ５４、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ５５などが設けられており、これら各センサの検出信号がエンジンＥＣＵ２０に逐次入力される。

ＩＳＧコントローラ４０は、アイドリングストップ制御として、周知のとおり所定の自動停止条件の成立によりエンジン１１を自動停止させ、かつその自動停止状態下で所定の再始動条件の成立によりエンジン１１を自動再始動させる。自動停止・再始動の条件には、車速、アクセル操作、ブレーキ操作等が含まれる。

また、ＩＳＧコントローラ４０は、エンジン１１の運転中において、所定の加速要求（アシスト要求）がある場合に、回転電機１３によってトルクアシストを実施する。さらに、ＩＳＧコントローラ４０は、所定の回生要求がある場合に、回生発電を行わせる。なお、アクセルペダルの踏込操作が行われた場合にアシスト要求があることとし、ブレーキペダルの踏込操作が行われた場合に回生要求があることとしている。

次に、ＩＳＧコントローラ４０が行う自動再始動制御について説明する。まず、ＩＳＧコントローラ４０は、エンジン１１を再始動させるべく、エンジン１１のクランキングに必要な始動トルクに基づいて目標電流値を設定し、その目標電流値に基づいてインバータ２５を制御する。これにより、インバータ２５から回転電機１３に目標電流値の電流が供給され、回転電機１３から始動トルクに一致する駆動トルクが発生する。そして、その駆動トルクがエンジン出力軸１５に伝達することにより、エンジン１１のクランキングが行われ、エンジン１１が再始動する。

ここで、エンジン１１の自動再始動時においては、エンジン始動を確実かつ早期に完了させることが望ましい。この点、本実施形態では、エンジン１１の自動再始動時においては、スタータ１２と回転電機１３との併用により、スタータ１２の駆動トルクと回転電機１３の駆動トルクとをエンジン出力軸１５に付与することとしている。

ところで、スタータ１２を制御する制御装置と、回転電機１３を制御する制御装置とが、個別に設けられていると、エンジン１１の再始動時に、スタータ１２と回転電機１３との協調制御を行う点で、様々な不都合が生じることが懸念される。例えば、制御装置間の通信遅延に起因して協調制御が正確に行われないことにより、エンジン１１の始動性が低下することが懸念される。

そこで、本実施形態では、ＩＳＧコントローラ４０にスタータ１２を制御する制御機能と回転電機１３を制御する制御機能とを持たせることとしている。そして、エンジン１１の再始動要求があった際には、ＩＳＧコントローラ４０はスタータ１２及び回転電機１３の少なくとも一方に対して駆動指令を出力する。

具体的には、ＩＳＧコントローラ４０は、エンジン１１の再始動を行うにあたって、
（１）スタータ１２のみでエンジン１１を再始動させる第１始動と、
（２）回転電機１３のみでエンジン１１を再始動させる第２始動と、
（３）スタータ１２と回転電機１３との併用によりエンジン１１を再始動させる第３始動と、
のいずれかをエンジン回転速度に基づいて選択的に行うこととしている。第１始動では、スイッチ２６をオンすることでピニオンギア１９の押し出しと回転とが行われ、それに伴いスタータ１２によるエンジン始動が行われる。第２始動では、インバータ２５の電力調整により回転電機１３によるエンジン始動が行われる。第３始動では、エンジン始動に際し、スイッチ２６のオンオフ制御とインバータ２５の電力調整とにより、スタータ１２と回転電機１３とが同時期に、すなわち重複する駆動期間で駆動され、それに伴いエンジン始動が行われる。

次に、ＩＳＧコントローラ４０により実施されるエンジン始動制御について図２のフローチャートを用いて説明する。本処理は、ＩＳＧコントローラ４０により所定周期で繰り返し実施される。

まず、ステップＳ１１では、エンジン１１の再始動要求があるか否かを判定する。このとき、自動停止条件の成立に伴いエンジン１１が自動停止中となっている状態下で、運転者によりアクセルペダルの踏込操作が行われた場合に、エンジン１１の再始動要求があると判定する。

ステップＳ１１でＹＥＳの場合は、ステップＳ１２，Ｓ１３に進み、エンジン回転速度ＮＥを取得するとともに、エンジン回転速度ＮＥが所定回転速度Ｔｈ１以上であるか否かを判定する。すなわち、エンジン１１の燃料噴射が停止した状態下で、エンジン回転速度ＮＥが所定回転速度Ｔｈ１未満に低下するまでにエンジン１１の再始動要求が行われた状況であるか否かを判定する。

ステップＳ１３でＮＯである場合は、ステップＳ１５に進み、スタータ１２を用いてエンジン１１の再始動を行う旨、すなわち第１始動又は第３始動を行う旨を決定して、第１始動又は第３始動を行う。このとき、エンジン回転速度ＮＥに基づいて、第１始動及び第３始動のいずれかを選択的に実施するとよい。例えば、エンジン回転速度ＮＥが所定回転速度Ｔｈ２以上である場合は、第１始動を行う旨を決定し、エンジン回転速度ＮＥが所定回転速度Ｔｈ２未満である場合は、第３始動を行う旨を決定するとよい。ステップＳ１３でＹＥＳである場合は、ステップＳ１４に進み、回転電機１３のみを用いてエンジン１１の再始動を行う旨、すなわち第２始動を行う旨を決定して、第２始動を行う。

ここで、エンジン１１の再始動が行われる際に、エンジン回転速度ＮＥが低い場合は、エンジン回転速度ＮＥが高い場合に比べて、大きな始動トルクが必要となる。この点、回転電機１３に比べてスタータ１２の方が大きな駆動トルクが得られることから、エンジン回転速度ＮＥが所定回転速度Ｔｈ１未満である場合は、第１始動又は第３始動によりエンジン１１の再始動を行うこととしている。一方、エンジン回転速度ＮＥが所定回転速度Ｔｈ１以上である場合は、第２始動によりエンジン１１の再始動を行うこととしている。

ステップＳ１１でＮＯの場合は、ステップＳ１６に進み、エンジンＥＣＵ２０からの回生要求があるか否かを判定する。このとき、エンジンＥＣＵ２０では、運転者によるブレーキペダルの踏込操作が行われた場合、又はアクセルペダルの踏込操作が解除された場合に、回生要求があると判定し、回生要求をＩＳＧコントローラ４０に対して出力する。ステップＳ１６でＹＥＳの場合は、ステップＳ１７に進み、回生発電を行う。

ステップＳ１６でＮＯの場合は、ステップＳ１８に進み、アシスト要求があるか否かを判定する。このとき、エンジンＥＣＵ２０では、エンジン１１が運転中であり、運転者によるアクセル操作量が所定値以上である場合に、アシスト要求があると判定し、アシスト要求をＩＳＧコントローラ４０に対して出力する。ステップＳ１８でＹＥＳの場合は、ステップＳ１９に進み、トルクアシストを行う。

以上、詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

上記構成では、ＩＳＧコントローラ４０が、エンジン始動要求に応じて、制御対象であるスタータ１２及び回転電機１３の少なくとも一方に対して駆動指令を出力する。この場合、スタータ１２の駆動と回転電機１３の駆動とを別々の制御装置で制御する既存の構成とは異なり、本実施形態では、ＩＳＧコントローラ４０が、スタータ１２及び回転電機１３のいずれも制御対象としてこれらの駆動を制御することから、スタータ１２と回転電機１３とを協調させつつエンジン始動を行う上で好適な構成を実現できる。

この場合特に、ＩＳＧコントローラ４０が、エンジン始動要求に応じて、スイッチ２６のオンオフの制御によりスタータ１２の駆動を制御するとともに、インバータ２５の電力調整により回転電機１３の駆動を制御する構成とした。これにより、スタータ１２の駆動開始のタイミングと回転電機１３の駆動開始のタイミングとが所望のタイミングからずれてしまい、それに起因してエンジン始動性の低下が生じるといった不都合の発生が抑制される。

ＩＳＧコントローラ４０に、第１始動〜第３始動を選択的に行わせる機能を持たせる構成とした。この場合、他の制御装置を介することなく、ＩＳＧコントローラ４０において、エンジン１１の始動方法の選択から制御対象となる始動装置への駆動信号の送受信まで一貫して行われる。このため、構成の簡易化を実現できるとともに通信遅延が生じることを抑制でき、ひいては、エンジン始動を適正に行うことができる。

エンジン１１の再始動要求時においては、エンジン始動性を確保し、エンジン始動が早期に完了することが望ましい。この点、ＩＳＧコントローラ４０において、エンジン１１の自動停止再始動機能を持たせる構成とした。そして、再始動条件が成立したときのエンジン回転速度が所定回転速度Ｔｈ１未満であるときは第１始動又は第３始動を行わせ、エンジン回転速度が所定回転速度Ｔｈ１以上であるときは第２始動を行わせる構成とした。この場合、エンジン始動に関する一連の処理をＩＳＧコントローラ４０で一括して実施できるとともに、エンジン回転速度を加味してエンジン始動が行われる。このため、エンジン１１の再始動要求時において、エンジン始動性を確保するとともに、エンジン始動を早期に完了させることができる。

（他実施形態）
上記の実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・エンジン１１の始動開始から始動完了までの期間において、始動回転付与の開始当初では、比較的大きな始動トルクが必要となる。また、スタータ１２の電力消費量は回転電機１３の電力消費量に比べて大きい。この点、ＩＳＧコントローラ４０において、第３始動として、スタータ１２と回転電機１３とを同時に用いてエンジン１１の再始動を行わせる構成としたが、これを変更し、始動開始当初にスタータ１２を駆動させ、その後、スタータ１２の駆動を停止して回転電機１３に移行させる構成としてもよい。すなわち、スタータ１２と回転電機１３とを、互いに重複せずかつ連続する駆動期間で各々駆動させるようにしてもよい。

この場合、回転電機１３より駆動トルクが大きいスタータ１２が始動回転付与の開始当初で用いられるため、エンジン始動性を高めることができる。また、スタータ１２による駆動トルクが一旦付与されると、スタータ１２が停止するとともに、スタータ１２より消費電力が小さい回転電機１３の駆動トルクがエンジン出力軸１５に付与される。このため、エンジン始動性を高めつつ、エンジン始動における電力消費を抑制できる。

また加えて、ＩＳＧコントローラ４０において、第３始動としての上記移行を行わせる構成とした。この場合、スタータ１２に対して駆動を停止させる旨の駆動信号と、回転電機１３に対して駆動を開始させる旨の駆動信号とが、それぞれ共通の制御装置であるＩＳＧコントローラ４０から他の制御装置を介することなく直接的に、送信される。このため、各制御装置２０，４０間において、駆動信号の伝達タイミングにずれが生じることを抑制できる。その結果、スタータ１２の駆動停止から回転電機１３の駆動開始への移行を適正に行うことができる。

・スタータ１２によるエンジン始動が行われる場合、エンジン出力軸１５の始動トルクを監視すれば、スタータ１２により正常に回転力が付与されているか否かを判断できる。この点、ＩＳＧコントローラ４０により、第３始動によるエンジン始動時において、エンジン出力軸１５の始動トルクを取得し、その始動トルクに基づいて、スタータ１２の異常判定を実施する構成としてもよい。この場合、スタータ１２と回転電機１３とが共に駆動される状態下で、回転電機１３の駆動トルクに対してスタータ１２の駆動トルクが正常に上乗せされているかどうかによりスタータモータの異常判定を行うこととしている。

ここで、ＩＳＧコントローラ４０により実施されるスタータ１２の異常判定処理について図３のフローチャートを用いて説明する。本処理は、エンジン１１の自動停止条件の成立に伴い自動停止が行われた後、ＩＳＧコントローラ４０により所定周期で繰り返し実施される。

まず、ステップＳ２１では、第３始動が行われているか否かを判定する。ステップＳ２１でＹＥＳである場合は、ステップＳ２２，Ｓ２３に進み、エンジン出力軸１５の始動トルクを取得するとともに、エンジン始動が異常であるか否かを判定する。始動トルクは、例えばエンジン出力軸１５に設けたトルクセンサの検出値に基づいて求められるとよい。このとき、始動トルクが所定値まで上昇しなかった場合に、エンジン始動が異常であったと判定する。

ステップＳ２３でＹＥＳである場合は、ステップＳ２４に進み、回転電機１３の駆動に関する情報として、バッテリ１０の電圧を取得するとともに、エンジン始動時の回転電機１３の駆動トルクを取得する。

続くステップＳ２５では、回転電機１３が駆動トルクを正常に出力可能な正常状態であったか否かを判定する。このとき、バッテリ１０の電圧が所定値より大きく、かつ回転電機１３の駆動トルクが所定値以上であった場合に、回転電機１３が正常状態であったと判定する。ステップＳ２５でＹＥＳである場合は、ステップＳ２６に進み、スタータ１２の駆動トルクが正常に上乗せされなかったとして、スタータ１２が異常であると判定する。

上記構成によれば、ＩＳＧコントローラ４０がスタータ１２の異常判定を行うため、異常判定処理も含めて、エンジン始動に関する一連の処理をＩＳＧコントローラ４０で一括して実施できる。

・ＩＳＧコントローラ４０が、エンジン１１の自動停止後における再始動時にエンジン回転速度に基づいて第３始動を行う構成としたが、これに限らない。例えば、運転者によるイグニッションスイッチ操作に伴うエンジン１１の初回の始動時に第３始動を行う構成としてもよい。

・ＩＳＧコントローラ４０において、エンジン始動時に、エンジン回転速度に基づいて第１始動から第３始動のいずれかを選択的に行わせる構成としたが、これに限らない。例えば、エンジン水温やバッテリ１０，１４の電圧に基づいて、第１始動から第３始動のいずれかを選択的に行わせる構成としてもよい。

ここで、エンジン水温が低い場合には、エンジン水温が高い場合に比べて、エンジン１１のフリクションが大きくなっていると考えられる。このため、エンジン始動に際し、エンジン水温が低い場合には高い場合に比べて大きな駆動トルクが必要であることから、第１始動又は第３始動を行わせる。そして、エンジン水温が高い場合には第２始動を行わせるとよい。

また、バッテリ１０の電圧が低い場合には、バッテリ１０の電圧が高い場合に比べて、回転電機１３に流れる放電電流が小さくなるため、回転電機１３のみではエンジン始動が行われにくくなっていると考えられる。このため、バッテリ１０の電圧が低い場合には、第１始動又は第３始動によりエンジン始動を行わせるとよい。

バッテリ１４の電圧が低い場合には、バッテリ１４の電圧が高いに比べて、スタータ１２に流れる放電電流が小さくなるため、スタータ１２のみではエンジン始動が行われにくくなっていると考えられる。このため、バッテリ１４の電圧が低い場合には、第３始動によりエンジン始動を行わせるとよい。

・ＩＳＧコントローラ４０が、車両のコースティング制御を行う構成としてもよい。なお、車両のコースティング走行は、エンジン１１と車輪との間の動力伝達経路に設けられたクラッチ装置を遮断状態にすることで実施される。この場合、エンジン停止状態下でクラッチ装置を遮断状態にしてコースティング走行が行われている際に、アクセル条件及びブレーキ条件を含む所定のコースティング解除条件の成立に応じて、クラッチ装置を動力接続状態するとともにエンジン始動を行うことでコースティング走行状態を解除する。このとき、エンジン回転速度や、エンジン水温、バッテリ電圧に基づいて、第３始動を行わせる構成とするとよい。

・スタータ１２に電力を供給するバッテリ１４と回転電機１３に電力を供給するバッテリ１０とをそれぞれ設ける構成としたが、これに限らない。例えば、一つのバッテリでスタータ１２及び回転電機１３へ電力を供給するようにしてもよい。

・スタータ１２として、ピニオンギア１９が押し出されたことに伴いモータ部１８が通電されピニオンギア１９が回転する構成のものを用いたが、これに限らない。例えば、図４に示すように、ピニオンギア１９の押し出し動作用のスイッチ２６とモータ部１８の回転動作用のスイッチ３１とをそれぞれ個別に設け、各スイッチ２６，３１のオフからオンへの切り替えをそれぞれ個別に行うようにしてもよい。この場合特に、エンジン停止時に、スイッチ３１をオフからオンに切り替えた状態で、スイッチ２６をオンに切り替えるとよい。

上記構成によれば、惰性回転しているリングギア１６に対して、ピニオンギア１９が回転した状態で押し出される。このため、リングギア１６とピニオンギア１９との噛み合わせを適正に実施することができる。

・図４の構成のスタータ１２を用いる制御システムにおいて、エンジン停止指令後においてエンジン出力軸１５の回転が停止する時のエンジン出力軸１５の揺動を抑制すべく、ピニオンギア１９の押し出し制御を実施する構成としてもよい。具体的には、エンジン１１の燃料噴射が停止し、エンジン１１が惰性回転している際（リングギア１６が惰性回転している際）に、ＩＳＧコントローラ４０が、スイッチ２６をオンしてリングギア１６にピニオンギア１９を噛み合わせる構成とする。この噛み合わせにより、スタータ１２の慣性質量がリングギア１６に加わり、エンジン出力軸１５の揺動が抑制される。

かかる構成において、ＩＳＧコントローラ４０は、エンジン停止時に、惰性回転しているリングギア１６の回転速度とピニオンギア１９の回転速度との差が所定値以下となった場合に、ピニオンギア１９をリングギア１６へ押し出すように制御を実施する。この動作を図５で説明する。図５において、実線は本実施形態での挙動を示し、破線は比較例としての従来技術の挙動を示す。

図５において、エンジン停止後にはエンジン回転速度が徐々に低下し、その回転低下期間の途中の時刻ｔ１においてスイッチ３１がオンされ、モータ部１８の回転が開始される。また、回転電機１３の駆動によりリングギア回転速度が制御される。そしてその後、時刻ｔ２で、リングギア回転速度とピニオンギア回転速度が一致していると判定されると、スイッチ２６がオンされ、ピニオンギア１９が押し出されてリングギア１６に噛み合わされる。その後、時刻ｔ３では、噛み合わせ完了の旨が判定されることで、スイッチ３１がオフされてモータ部１８の回転が停止されるとともに、回転電機１３の駆動が停止される。さらに時刻ｔ４では、スイッチ２６がオフされる。

ＩＳＧコントローラ４０により実施される押し出し制御の処理手順について図６のフローチャートを用いて説明する。本処理は、エンジン１１の自動停止条件が成立した後、又はイグニッションスイッチのオフ操作が行われた後、所定周期で繰り返し実施される。

まず、ステップＳ３１では、エンジン１１が惰性回転中であるか否かを判定する。このとき、エンジン１１の燃料噴射が停止している状態で、エンジン出力軸１５が回転している場合に、エンジン１１が惰性回転中であると判定する。

ステップＳ３１でＹＥＳである場合、ステップＳ３２では、スイッチ２６がオン状態であるか否か、すなわち、ピニオンギア１９がリングギア１６に押し出された状態であるか否かを判定する。また、ステップＳ３３では、回転電機１３によるリングギア１６の回転制御が行われているか否かを判定する。

エンジン１１の停止直後においては、ステップＳ３２，Ｓ３３が共にＮＯとなり、ステップＳ３４に進む。ステップＳ３４では、例えばエンジン回転速度が所定値に達したことに基づいて、モータ部１８の回転制御とリングギア回転制御との実施タイミングになったか否かを判定する。ステップＳ３４でＹＥＳである場合は、ステップＳ３５に進み、スイッチ３１をオンに切り替えてモータ部１８を回転させる。続くステップＳ３６では、回転電機１３の回転駆動を開始してリングギア回転速度を所定値（スタータ回転速度）に制御する。なお、スタータ回転速度は、バッテリ１４の電圧に基づいて算出されるとよい。

ステップＳ３３でＹＥＳである場合は、ステップＳ３７に進み、リングギア回転速度とピニオンギア回転速度との差が所定以下であるか否かを判定する。ステップＳ３７でＹＥＳである場合は、ステップＳ３８に進み、スイッチ２６をオンに切り替えてピニオンギア１９の押し出しを実施する。

また、ステップＳ３２でＹＥＳである場合は、ステップＳ３９に進み、ピニオンギア１９の押し出しを実施してから所定期間が経過したか否かを判定する。ステップＳ３９でＹＥＳであれば、ステップＳ４０に進み、スイッチ３１をオフに切り替え、モータ部１８の回転駆動を停止させる。

また、ステップＳ３１でＮＯである場合は、ステップＳ４１に進み、スタータ１２の回転停止に伴いエンジン１１の惰性回転が停止したか否かを判定する。ステップＳ４１でＹＥＳである場合は、ステップＳ４２に進み、スイッチ２６をオフに切り替え、ピニオンギア１９の押し出し状態を解除する。

上記構成によれば、リングギア回転速度とピニオンギア回転速度との差が所定範囲内となった場合に、ピニオンギア１９がリングギア１６に押し出される。このため、リングギア１６とピニオンギア１９とが噛み合わさった状態へスムーズに移行できる。また、ＩＳＧコントローラ４０により、リングギア回転速度（回転電機１３の回転速度）の把握やスイッチ２６のオンオフの切り替えが一括して行われる。その結果、構成が複雑化することを抑制しつつ、所望の切り替えタイミングでスイッチ２６の切り替えを行うことができる。

・回転電機１３とインバータ２５とＩＳＧコントローラ４０とを、一体に設ける構成としたが、これに限らない。例えば、回転電機１３とインバータ２５とを別体に設け、インバータ２５とＩＳＧコントローラ４０とを一体に設ける構成としてもよい。

・回転電機１３の回転軸２１とエンジン出力軸１５とはベルト２３により駆動連結されている構成としたが、これに限らない。例えば、回転軸２１とエンジン出力軸１５とがクラッチを介して接続される構成でもよい。

１１…エンジン、１２…スタータ、１３…回転電機、１５…エンジン出力軸、２０…エンジンＥＣＵ（第１制御装置）、４０…ＩＳＧコントローラ（第２制御装置）。

Claims (5)

1. エンジン（１１）と、前記エンジンの回転軸（１５）に駆動連結され、電力調整回路（２５）での電力調整により力行及び回生のいずれかの状態で駆動される回転電機（１３）と、前記エンジンを始動させるスタータモータ（１２）と、前記エンジンの運転を制御する第１制御装置（２０）と、前記第１制御装置に対して通信可能に接続され、前記回転電機の力行時及び回生時に前記電力調整回路の電力調整制御を実施する第２制御装置（４０）と、を備え、
   前記第２制御装置は、前記スタータモータと前記回転電機とを制御対象とし、前記エンジンを始動させる始動要求に応じて、前記スタータモータ及び前記回転電機の少なくとも一方に対して駆動指令を出力するものであり、
   前記第２制御装置は、前記エンジンの始動に際し、前記スタータモータ及び前記回転電機のうち前記スタータモータのみで前記エンジンを始動させる第１始動と、前記回転電機のみで前記エンジンを始動させる第２始動と、前記スタータモータ及び前記回転電機により前記エンジンを始動させる第３始動とのいずれかを選択的に行わせるものであり、
   前記第２制御装置は、システム電源のオン状態下において、所定の自動停止条件が成立した場合に前記エンジンを自動停止させ、その後所定の再始動条件が成立した場合に前記エンジンを再始動させる機能を有しており、
   前記再始動条件が成立した時のエンジン回転速度に基づいて、前記第１〜第３の各始動のいずれかを選択的に行わせる制御システム。
2. 前記第２制御装置は、前記第３始動によるエンジン始動時において、前記回転軸の回転トルク、及び前記回転電機が駆動トルクを正常に出力可能な正常状態であったか否か、を取得し、前記回転トルクが異常であり、且つ前記回転電機が前記正常状態であったと判定した場合に、前記スタータモータが異常であると判定する請求項１に記載の制御システム。
3. エンジン（１１）と、前記エンジンの回転軸（１５）に駆動連結され、電力調整回路（２５）での電力調整により力行及び回生のいずれかの状態で駆動される回転電機（１３）と、前記エンジンを始動させるスタータモータ（１２）と、前記エンジンの運転を制御する第１制御装置（２０）と、前記第１制御装置に対して通信可能に接続され、前記回転電機の力行時及び回生時に前記電力調整回路の電力調整制御を実施する第２制御装置（４０）と、を備え、
   前記第２制御装置は、前記スタータモータと前記回転電機とを制御対象とし、前記エンジンを始動させる始動要求に応じて、前記スタータモータ及び前記回転電機の少なくとも一方に対して駆動指令を出力するものであり、
   前記第２制御装置は、前記エンジンの始動に際し、前記スタータモータ及び前記回転電機のうち前記スタータモータのみで前記エンジンを始動させる第１始動と、前記回転電機のみで前記エンジンを始動させる第２始動と、前記スタータモータ及び前記回転電機により前記エンジンを始動させる第３始動とのいずれかを選択的に行わせるものであり、
   前記第２制御装置は、前記第３始動によるエンジン始動時において、前記回転軸の回転トルク、及び前記回転電機が駆動トルクを正常に出力可能な正常状態であったか否か、を取得し、前記回転トルクが異常であり、且つ前記回転電機が前記正常状態であったと判定した場合に、前記スタータモータが異常であると判定する制御システム。
4. 前記スタータモータは、前記エンジンの回転軸と一体回転するリングギア（１６）に噛合可能なピニオンギア（１９）と、該ピニオンギアを駆動させる駆動部（１８，２７）と、該駆動部を通電及び非通電のいずれかに切り替える通電スイッチ（２６，３１）とを備えており、
   前記第２制御装置は、前記始動要求に応じて、前記通電スイッチのオンオフの制御により前記スタータモータの駆動を制御するとともに、前記電力調整回路の電力調整により前記回転電機の駆動を制御する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御システム。
5. 前記第２制御装置は、前記第３始動として、始動開始から始動完了までの期間において、前記回転軸に対する始動回転付与の開始当初に前記スタータモータを駆動させ、その後、前記スタータモータの駆動を停止して前記回転電機の駆動に移行させる請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御システム。

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