JP6790777B2 - 回転電機制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両等に搭載される回転電機の駆動を制御する回転電機制御装置に関するものである。

例えば車両用の動力源としてエンジンを備えるとともに、そのエンジンの回転軸に駆動連結され、電源部からの給電により力行駆動される回転電機を備える技術が実用化されている。例えば特許文献１に記載の技術では、エンジンの出力軸にベルト及びプーリを介して機械的に結合された回転電機を備えるシステムにおいて、車両の走行開始後に回転電機の中・高回転速度域ではドライバの加速意思（加速要求）を尊重して回転電機によるトルクアシストを許可し、トルクアシスト中に回転電機の低回転速度域となったときには当該トルクアシストを禁止するようにしている。これにより、車両走行開始後の回転電機の中・高回転速度域でアクセルペダルを踏み込んで加速を行う場合に加速応答性を向上させている。また、回転電機の低回転速度域でトルクアシストを禁止することで、低回転速度域におけるベルトの鳴きを防止し、各プーリの回転軸強度を確保するようにしている。

なお、引用文献１には、エンジン及び回転電機において回転振動の共振点がエンジン回転速度で１０００ｒｐｍよりも低い回転速度域に存在しており、その共振によるベルト滑りを防止すべく、エンジン回転速度が１０００ｒｐｍ以下である場合に、トルクアシストを禁止することが記載されている。

特開２０１３−１８９１３５号公報

ところで、回転電機を具備する車両において、回転電機の力行駆動によりトルクアシストが実施される一方、回転電機の力行駆動によりエンジン始動が実施される場合には、以下に示す問題の発生が考えられる。つまり、上記既存の技術では、回転電機の低回転速度域でトルクアシストが禁止されるため、例えば回転電機によるエンジン始動が完了した時点で、トルクアシストの要求が生じていても、その始動完了の時点では回転電機が低回転状態にあり、トルクアシストを継続的に実施できないことになる。また、エンジンがアイドル運転状態にある場合にアクセル操作による加速要求が生じても、回転電機が低回転状態にあり、トルクアシストを実施できないことも考えられる。

また一方で、回転電機の力行駆動時には、インバータでの通電が継続されることによる熱の問題が懸念される。この熱の問題は特に、回転電機によるトルクアシストを実施する場合における懸念事項であり、回転電機の力行駆動によりエンジン始動とトルクアシストとを実施する場合において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、回転電機の力行駆動を適正に実施することができる回転電機制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。なお以下においては、理解の容易のため、発明の実施の形態において対応する構成の符号を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

第１の手段では、
エンジン（４２）と、前記エンジンの回転軸に駆動連結され力行駆動を可能とする回転電機（２１）と、電源部（１１，１２）に接続され複数のスイッチ（Ｓｐ，Ｓｎ）のオンオフにより前記回転電機において相ごとに通電を行わせるスイッチング回路部（２２）と、を備え、前記回転電機の力行駆動により前記エンジンの始動と前記エンジンのトルクをアシストするトルクアシストとを実施するエンジンシステムに適用される回転電機制御装置（２３）であって、
前記エンジンの始動時に第１相関データを用いて前記回転電機のトルクを制御する第１制御部と、
前記トルクアシストの実施時に第２相関データを用いて前記回転電機のトルクを制御する第２制御部と、
を備え、
前記第１相関データは、前記エンジンの始動時に用いられる始動回転速度域を含む第１範囲において、前記回転電機の回転速度とトルクとの関係が定められたものであり、
前記第２相関データは、前記第１範囲を含みかつ該第１範囲よりも広い第２範囲において、前記回転電機の回転速度とトルクとの関係が、回転速度に対するトルクが前記第１相関データよりも小さい値になるように定められたものである。

回転電機によりエンジン始動とトルクアシストとを実施するエンジンシステムにおいて、エンジンの始動時に、第１相関データを用いて回転電機のトルクを制御し、トルクアシストの実施時に、第２相関データを用いて回転電機のトルクを制御するようにした。この場合、エンジン始動時には、始動回転速度域を含む第１範囲において、回転電機の回転速度に基づいてトルクが制御される。また、トルクアシストの実施時には、第１範囲を含みかつ該第１範囲よりも広い第２範囲において、回転電機の回転速度に基づいてトルクが制御される。ここで、トルクアシスト用の第２相関データは、第１範囲を含みかつ第１範囲よりも広い第２範囲で定められているため、回転電機の力行駆動によるエンジン始動に引き続いて、回転電機の力行駆動によるトルクアシストを実施することが可能となる。

また、エンジン始動時とトルクアシスト時とを比較すると、エンジン始動時には、比較的短い期間で回転電機が力行駆動されるため、スイッチング回路部において比較的短い時間でスイッチが通電される。これに対し、トルクアシスト時には、エンジン始動に比べれば長い期間で回転電機が力行駆動され、スイッチング回路部において比較的長い時間でスイッチが通電される。この場合、トルクアシスト時には、スイッチング回路部における温度の過上昇が懸念される。この点、トルクアシスト時に用いる第２相関データを、回転電機の回転速度に対するトルクが第１相関データよりも小さい値となるように定められるものとした。これにより、トルクアシストが継続されることに起因する熱の影響を加味しつつ、回転電機の力行駆動を適正に実施することができる。

第２の手段では、前記第２相関データは、前記回転電機の回転速度が大きくなるほどトルクを小さくする一方、所定回転速度よりも低回転側の低回転速度域においてトルクが制限されるようにして、回転速度とトルクとの関係が定められたものである。

回転電機では、回転速度とトルクとの関係として、回転速度が大きくなるほどトルクが小さい値となる。つまり、回転速度が小さくなれば、トルクが大きい値になる。ただし、回転電機の低回転速度域では、モータ起電力が低いために中性点電圧が低く、スイッチング回路部に流れる通電電流が大きくなる。そのため、トルクアシストを実施する際においてスイッチング回路部での熱の問題が懸念される。この点、上記構成では、第２相関データを用いることで、所定回転速度よりも低回転側の低回転速度域においてトルクの制限が実施されるようになっている。そのため、回転電機が低回転速度域で力行駆動されたとしても、熱による問題の発生を抑制できる。

第３の手段では、前記第２相関データは、前記第１範囲において前記エンジンのアイドル回転速度に相当する回転速度よりも高回転側の所定回転速度での前記回転電機のトルクが、該所定回転速度の低回転側及び高回転側よりも高い値として定められたものである。

上記構成によれば、第２相関データでは、第１範囲においてエンジンのアイドル回転速度相当の回転速度よりも高回転側の所定回転速度での回転電機のトルクが、その所定回転速度の低回転側及び高回転側よりも高い値として定められており、エンジンがアイドル運転状態にある場合には、回転電機のトルクが高くならないように制限されることとなる。これにより、やはり回転電機が低回転速度域で力行駆動されたとしても、熱による問題の発生を抑制できる。

第４の手段では、前記第２制御部は、前記エンジンのアイドル運転状態において、前記エンジンへの燃料噴射を停止又は制限した状態で、前記第２相関データを用いて前記回転電機のトルクを制御する。

上記構成によれば、エンジンへの燃料噴射を停止又は制限した状態下で、第２相関データを用いた回転電機のトルク制御を実施することにより、エンジンのアイドル運転を実現できる。この場合、エンジンにおける燃料消費量の低減を図りつつも、エンジンを適正にアイドル運転状態にすることができる。また、上記のとおり低回転速度域でのトルク制限が行われていれば、比較的低い回転速度であるアイドル状態にあっても、熱の問題を抑制できることとなる。

第５の手段では、前記第１制御部は、前記エンジンの始動に際し、前記回転電機の回転速度がゼロを含む所定の低回転速度域であるトルク制限域にある場合に、前記回転電機のトルクを所定値以下に制限する。

上記構成によれば、エンジンの始動に際し、その始動開始直後から回転電機のトルクが所定値以下に制限される。これにより、スイッチング回路部の通電電流が制限されることになり、仮にエンジンの始動開始直後において回転速度の上昇に時間を要したとしても、スイッチング回路部での過剰な温度上昇等を抑制できる。

第６の手段では、前記スイッチング回路部に流れる通電電流が所定の過電流閾値まで上昇したことに基づいて、前記回転電機及び前記スイッチング回路部の少なくともいずれかに過電流が流れたと判定するシステムに適用され、前記第１制御部は、前記エンジンの始動に際し、前記回転電機の回転速度がゼロを含む所定の低回転速度域であるトルク制限域にある場合に、前記回転電機のトルクを所定値以下に制限する。

エンジン始動時において、回転電機の力行駆動が開始される場合には、その開始当初に突入電流としてスイッチング回路部に大電流が流れることが考えられる。この場合、突入電流が過電流であると誤判定されることが懸念される。この点、上記構成によれば、エンジンの始動に際し、回転電機の回転速度がゼロを含む所定の低回転速度域であるトルク制限域にある場合に、回転電機のトルクが所定値以下に制限される。つまり、エンジン始動開始の直後に、回転電機のトルクが所定値以下に制限される。これにより、スイッチング回路部の通電電流が制限されることになり、結果として突入電流が制限されることとなる。そのため、回転電機の駆動開始当初に生じる突入電流が過電流であると誤判定されることを抑制できる。

第７の手段では、前記第２制御部は、前記トルクアシストの要求時において、所定のアシスト継続時間が経過する都度、当該トルクアシストを一時的に休止する。

回転電機の力行駆動によるトルクアシストが継続的に実施されると、スイッチング回路部での過熱が懸念される。この点、上記構成によれば、トルクアシストの要求時において、所定のアシスト継続時間が経過する都度、当該トルクアシストが一時的に休止されるため、回転電機の力行駆動が長い時間にわたって継続的に実施されることに起因する熱の問題を抑制できる。

第８の手段では、前記アシスト継続時間を、前記回転電機の回転速度が低い場合に、高い場合に比べて短い時間として設定する設定部を備え、前記第２制御部は、前記トルクアシストの要求時において、前記設定部により設定したアシスト継続時間により前記トルクアシストの休止を実施する。

回転電機の力行駆動によるトルクアシスト時には、回転電機の回転速度に応じて、スイッチング回路部での熱の影響の度合が相違する。この点、回転電機の回転速度が低い場合に、高い場合に比べてアシスト継続時間を短い時間として設定する構成としたため、回転電機の回転速度に応じてスイッチング回路部での熱の影響の度合が相違しても、それに好適に対処できる。

第９の手段では、前記電源部として、前記スイッチング回路部に並列に接続される第１蓄電部（１１）と第２蓄電部（１２）とを備える一方、前記スイッチング回路部と前記第１蓄電部との間の経路を開閉する第１スイッチ（３１）と、前記スイッチング回路部と前記第２蓄電部との間の経路を開閉する第２スイッチ（３２）とが設けられるシステムに適用され、前記第２制御部は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの一方が閉鎖されている状態で前記トルクアシストを実施する場合と、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの両方が閉鎖されている状態で前記トルクアシストを実施する場合とで、前記回転電機のトルクを相違させる。

スイッチング回路部と第１蓄電部との間の経路を開閉する第１スイッチと、スイッチング回路部と第２蓄電部との間の経路を開閉する第２スイッチとを備えるシステムでは、回転電機によるトルクアシストが実施される場合に、第１スイッチ及び第２スイッチでの通電に伴う熱の問題を考慮する必要がある。また、各蓄電部から回転電機への給電を考えると、一方の蓄電部から給電が行われる場合と、両方の蓄電部から給電が行われる場合とで、第１，第２スイッチを流れる電流の大きさが相違するため、熱の影響の度合が相違することとなる。この点、第１スイッチ及び第２スイッチの一方が閉鎖されている状態でトルクアシストを実施する場合と、第１スイッチ及び第２スイッチの両方が閉鎖されている状態でトルクアシストを実施する場合とで、回転電機のトルクを相違させることとしたため、各スイッチの開閉の状態にかかわらずこれら各スイッチの保護を好適に図ることができる。

実施形態の電源システムを示す電気回路図。 回転電機ユニットの電気的構成を示す回路図。 （ａ）は始動トルクマップを示す図、（ｂ）はアシストトルクマップを示す図。 スイッチ温度とアシスト継続時間Ｔｘとの関係を示す図。 回転電機の駆動制御に関する手順を示すフローチャート。 回転電機を力行駆動させる制御をより具体的に示すタイムチャート。 アイドル運転時における回転電機の駆動制御の手順を示すフローチャート。 回転電機の駆動制御に関する手順を示すフローチャート。 ＩＳＧ回転速度とアシスト継続時間Ｔｘとの関係を示す図。

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。本実施形態では、エンジン（内燃機関）を駆動源として走行する車両において当該車両の各種機器に電力を供給する車載電源システムを具体化するものとしている。

図１に示すように、本電源システムは、第１蓄電部としての鉛蓄電池１１と第２蓄電部としてのリチウムイオン蓄電池１２とを有する２電源システムであり、各蓄電池１１，１２からはスタータ１３や、各種の電気負荷１４，１５、回転電機ユニット２０への給電が可能となっている。また、各蓄電池１１，１２に対しては回転電機ユニット２０による充電が可能となっている。本システムでは、回転電機ユニット２０に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が接続されるとともに、電気負荷１４，１５に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が接続されている。

鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池である。これに対し、リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であるとよい。また、リチウムイオン蓄電池１２は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。これら各蓄電池１１，１２の定格電圧はいずれも同じであり、例えば１２Ｖである。

図示による具体的な説明は割愛するが、リチウムイオン蓄電池１２は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットＵとして構成されている。電池ユニットＵは、出力端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ０を有しており、このうち出力端子Ｐ１，Ｐ０に鉛蓄電池１１とスタータ１３と電気負荷１４とが接続され、出力端子Ｐ２に電気負荷１５と回転電機ユニット２０とが接続されている。

各電気負荷１４，１５は、各蓄電池１１，１２から供給される供給電力の電圧について要求が相違するものである。このうち電気負荷１４には、供給電力の電圧が一定又は少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求負荷が含まれる。これに対し、電気負荷１５は、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷である。電気負荷１４は被保護負荷とも言える。また、電気負荷１４は電源失陥が許容されない負荷であり、電気負荷１５は、電気負荷１４に比べて電源失陥が許容される負荷であるとも言える。

定電圧要求負荷である電気負荷１４の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、メータ装置、エンジンＥＣＵ等の各種ＥＣＵが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が実現可能となっている。電気負荷１４として、電動ステアリング装置やブレーキ装置等の走行系アクチュエータが含まれていてもよい。また、電気負荷１５の具体例としては、シートヒータやリヤウインドウのデフロスタ用ヒータ、ヘッドライト、フロントウインドウのワイパ、空調装置の送風ファン等が挙げられる。

回転電機ユニット２０は、３相交流モータとしての回転電機２１と、電力変換装置（スイッチング回路部）としてのインバータ２２と、回転電機２１の作動を制御する回転電機ＥＣＵ２３とを備えている。回転電機ユニット２０は、モータ機能付き発電機であり、機電一体型のＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として構成されている。周知構成のため図示は省略するが、回転電機２１は、その回転軸がベルト及びプーリからなる連結部材によりエンジン出力軸（クランク軸）に駆動連結されており、所定のプーリ比により回転電機２１とエンジンとの間で回転が伝達される。例えば、プーリ比は２．３であり、エンジン回転速度が１０００ｒｐｍの場合、回転電機２１の回転速度は２３００ｒｐｍとなる。説明の便宜上、回転電機２１の回転速度をＩＳＧ回転速度とも言う。

ここで、回転電機ユニット２０の電気的構成について図２を用いて説明する。回転電機２１は、３相電機子巻線としてのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗと、界磁巻線２５とを備えている。各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗは星形結線され、中性点にて互いに接続されている。エンジン出力軸の回転によって回転電機２１の回転軸が回転する一方、回転電機２１の回転軸の回転によってエンジン出力軸が回転する。つまり、回転電機２１は、エンジン出力軸や車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する力行機能とを備えている。例えば、アイドリングストップ制御でのエンジン再始動時や車両加速のための動力アシスト時に、回転電機２１が力行駆動される。

インバータ２２は、各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗから出力される交流電圧を直流電圧に変換して電池ユニットＵに対して出力する。また、インバータ２２は、電池ユニットＵから入力される直流電圧を交流電圧に変換して各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗへ出力する。インバータ２２は、相巻線の相数と同数の上下アームを有するブリッジ回路であり、３相全波整流回路を構成している。また、インバータ２２は、回転電機２１に供給される電力を調節することで回転電機２１を駆動する駆動回路を構成している。

インバータ２２は、相ごとに上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎを備えており、これら各スイッチＳｐ，Ｓｎのオンオフにより相ごとに通電が行われる。本実施形態では、各スイッチＳｐ，Ｓｎとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いる構成としており、具体的には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。上アームスイッチＳｐには、上アームダイオードＤｐが逆並列に接続され、下アームスイッチＳｎには、下アームダイオードＤｎが逆並列に接続されている。本実施形態では、各ダイオードＤｐ，Ｄｎとして、各スイッチＳｐ，Ｓｎのボディダイオードを用いている。なお、各ダイオードＤｐ，Ｄｎとしては、ボディダイオードに限らず、例えば各スイッチＳｐ，Ｓｎとは別部品のダイオードであってもよい。

各相におけるスイッチＳｐ，Ｓｎの直列接続体の中間接続点は、各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗの一端にそれぞれ接続されている。また、インバータ２２の高圧側経路と低圧側経路との間には、インバータ２２の入出力の電圧を検出する電圧センサ２６が設けられている。その他、回転電機ユニット２０には、例えばインバータ２２の通電経路を流れる電流を検出する電流センサ２７や、界磁巻線２５に流れる電流を検出する電流センサ２８が設けられている。なお、電流センサ２７は、インバータ２２と各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗとの間に設けられていてもよいし（図の符号２７ａ）、下アームスイッチＳｎとグランドラインとの間に相ごとに設けられていてもよい（図の符号２７ｂ）。回転電機２１にはステータの温度を検出する温度センサ２９が設けられ、インバータ２２には各スイッチＳｐ，Ｓｎの温度を検出する温度センサ３０が設けられている。上記各センサ２６〜２９の検出信号は回転電機ＥＣＵ２３に適宜入力される。また、図示は略すが、回転電機２１には、回転子の角度情報を検出する回転角度センサが設けられ、インバータ２２には、その回転角度センサからの信号を処理する信号処理回路が設けられている。

回転電機ＥＣＵ２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。回転電機ＥＣＵ２３は、その内部の図示しないＩＣレギュレータにより、界磁巻線２５に流す励磁電流を調整する。これにより、回転電機ユニット２０の発電電圧（電池ユニットＵに対する出力電圧）が制御される。また、回転電機ＥＣＵ２３は、通電位相に応じて各相のスイッチＳｐ，Ｓｎのオンオフを制御するとともに、各相の通電時にオンオフ比率（例えばデューティ比）を調整することで通電電流を制御する。ここで、回転電機ＥＣＵ２３は、インバータ２２での電流制御により回転電機２１を駆動させて、エンジンの駆動力をアシストする。回転電機２１は、エンジン始動時にクランク軸に初期回転を付与することが可能であり、エンジン始動装置としての機能も有している。

次に、電池ユニットＵにおける電気的構成を説明する。図１に示すように、電池ユニットＵには、ユニット内電気経路として、各出力端子Ｐ１，Ｐ２を繋ぐ電気経路Ｌ１と、電気経路Ｌ１上の点Ｎ０とリチウムイオン蓄電池１２とを繋ぐ電気経路Ｌ２とが設けられている。このうち電気経路Ｌ１にスイッチ３１が設けられ、電気経路Ｌ２にスイッチ３２が設けられている。なお、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを接続する電気経路で言えば、当該電気経路における回転電機ユニット２０との接続点Ｎ０よりも鉛蓄電池１１の側にスイッチ３１が設けられ、接続点Ｎ０よりもリチウムイオン蓄電池１２の側にスイッチ３２が設けられている。

これら各スイッチ３１，３２は、例えば２×ｎ個のＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチング素子）を備え、その２つ一組のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されている。この寄生ダイオードによって、各スイッチ３１，３２をオフ状態とした場合にそのスイッチが設けられた経路に流れる電流が完全に遮断される。なお、スイッチ３１，３２として、ＭＯＳＦＥＴに代えて、ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタ等を用いることも可能である。スイッチ３１，３２としてＩＧＢＴやバイポーラトランジスタを用いた場合、上記の寄生ダイオードの代わりに、スイッチ３１，３２それぞれに逆向きのダイオードを並列接続させてもよい。

また、電池ユニットＵには、スイッチ３１を迂回するバイパス経路Ｌ０が設けられている。バイパス経路Ｌ０は、出力端子Ｐ０と電気経路Ｌ１上の点Ｎ０とを接続するようにして設けられている。出力端子Ｐ０はヒューズ３５を介して鉛蓄電池１１に接続されている。バイパス経路Ｌ０によって、スイッチ３１を介さずに、鉛蓄電池１１と電気負荷１５及び回転電機ユニット２０との接続が可能となっている。バイパス経路Ｌ０には、例えば常閉式の機械式リレーからなるバイパススイッチ３６が設けられている。バイパススイッチ３６をオン（閉鎖）することで、スイッチ３１がオフ（開放）されていても鉛蓄電池１１と電気負荷１５及び回転電機ユニット２０とが電気的に接続される。

電池ユニットＵは、各スイッチ３１，３２のオンオフ（開閉）を制御する電池ＥＣＵ３７を備えている。電池ＥＣＵ３７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。電池ＥＣＵ３７は、各蓄電池１１，１２の蓄電状態や、上位制御装置であるエンジンＥＣＵ４０からの指令値に基づいて、各スイッチ３１，３２のオンオフを制御する。これにより、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを選択的に用いて充放電が実施される。例えば、電池ＥＣＵ３７は、リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣ（残存容量：State Of Charge）を算出し、そのＳＯＣが所定の使用範囲内に保持されるようにリチウムイオン蓄電池１２への充電量及び放電量を制御する。

回転電機ユニット２０の回転電機ＥＣＵ２３や電池ユニットＵの電池ＥＣＵ３７には、これら各ＥＣＵ２３，３７を統括的に管理する上位制御装置としてのエンジンＥＣＵ４０が接続されている。エンジンＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されており、都度のエンジン運転状態や車両走行状態に基づいて、エンジン４２の運転を制御する。エンジン４２は、燃料の燃焼によりトルクを発生するガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジンＥＣＵ４０は、アイドリングストップ制御を実施する機能を有している。アイドリングストップ制御は、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４２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４２を再始動させるものである。

これら各ＥＣＵ２３，３７，４０や、その他図示しない各種の車載ＥＣＵは、ＣＡＮ等の通信ネットワークを構築する通信線４１により接続されて相互に通信可能となっており、所定周期で双方向の通信が実施される。これにより、各ＥＣＵ２３，３７，４０に記憶される各種データが互いに共有できるものとなっている。

ところで、本システムでは、回転電機２１の力行駆動により、エンジン４２を始動させるエンジン始動と、エンジン４２のトルクをアシストするトルクアシストとを実施することとしている。例えばアイドリングストップ制御によるエンジン４２の自動停止後に、回転電機２１の力行駆動によりエンジン４２の再始動を実施する。また、エンジン４２の運転状態下において回転電機２１の力行駆動により車両の走行用動力を生成し、それによりトルクアシストを実施する。なお、エンジン再始動時以外に、エンジン４２の初回始動時においても回転電機２１の力行駆動による始動を行うものであってもよい。

回転電機２１の力行駆動は、上位制御装置であるエンジンＥＣＵ４０からの指令に基づいて、回転電機ＥＣＵ２３により実施される。具体的には、エンジンＥＣＵ４０は、アイドリングストップ制御の実施に際し、エンジン自動停止後に所定の再始動条件が成立した場合に、回転電機ＥＣＵ２３に対して、駆動指令としてエンジン始動指令信号を送信する。そして、回転電機ＥＣＵ２３は、エンジン始動指令信号に基づいて、回転電機２１を力行駆動させる。また、エンジンＥＣＵ４０は、エンジン４２の運転状態下において回転電機２１によるトルクアシストを実施するか否かを判定するとともに、トルクアシストを実施する場合に、回転電機ＥＣＵ２３に対して、駆動指令としてトルクアシスト指令信号を送信する。そして、回転電機ＥＣＵ２３は、トルクアシスト指令信号に基づいて、回転電機２１を力行駆動させる。要するに、回転電機２１は、エンジン始動を行う始動モードと、トルクアシストを行うアシストモードとでそれぞれ力行駆動される。

なお、エンジンＥＣＵ４０は、エンジン始動時の駆動指令として、始動モードであることを示す信号と、エンジン始動時におけるトルク要求値（例えば始動時最大トルク）とを送信するとよい。また、エンジンＥＣＵ４０は、トルクアシスト時の駆動指令として、アシストモードであることを示す信号と、トルクアシスト時におけるトルク要求値（例えばアシスト時最大トルク）とを送信するとよい。

本実施形態では、エンジン４２の運転状態下においてエンジン回転速度の全域でトルクアシストの実施を許容する構成としている。つまり、エンジン回転速度に依らずトルクアシストを実施可能としている。これにより、例えば、エンジン始動直後においても、すなわち回転電機２１の力行駆動によりエンジン始動が行われ、エンジン回転速度がアイドル回転速度（例えば６５０ｒｐｍ）に達した直後においても、エンジン始動に引き続いてトルクアシストの実施が可能となっている。この場合、エンジン４２がアイドル運転状態である状況下でアクセル操作により加速要求が生じた際に、直ちにトルクアシストの実施が可能となっている。

回転電機ＥＣＵ２３は、エンジン始動モードとアシストモードとで、回転電機２１のトルク（ＩＳＧトルク）を算出するためのマップを切り替えるようにしており、エンジン始動モードではエンジン始動用のトルクマップ（以下、始動トルクマップと言う）を用い、アシストモードではトルクアシスト用のトルクマップ（以下、アシストトルクマップと言う）を用いる。これら各マップには、ＩＳＧ回転速度とＩＳＧトルクとの関係が定められている。始動トルクマップが「第１相関データ」に相当し、アシストトルクマップが「第２相関データ」に相当する。なお、これら各相関データはマップ以外の形式で定められていてもよい。

図３において（ａ）は、始動トルクマップでのＩＳＧ回転速度とＩＳＧトルクとの関係を示し、（ｂ）は、アシストトルクマップでのＩＳＧ回転速度とＩＳＧトルクとの関係を示している。始動トルクマップとアシストトルクマップとでは、ＩＳＧ回転速度の設定範囲が相違している。

図３（ａ）に示す始動トルクマップには、エンジン始動時に用いられる始動回転速度域を含む第１範囲Ａ１において、ＩＳＧ回転速度とＩＳＧトルクとの関係が定められている。本実施形態では、エンジン４２のアイドル運転状態での回転速度に対応する上限回転速度Ｎｍａｘを上限として、第１範囲Ａ１が定められている。例えば、アイドル運転状態においてエンジン回転速度が６５０ｒｐｍである場合、そのアイドル運転状態でのＩＳＧ回転速度としてのアイドル回転速度Ｎａは１５００ｒｐｍである。また、上限回転速度Ｎｍａｘは、アイドル回転速度Ｎａ（１５００ｒｐｍ）に対して所定の余裕分を見込むことにより２０００ｒｐｍとなっている。つまり、始動トルクマップの第１範囲Ａ１は、アイドル回転速度Ｎａを含み、かつアイドル回転速度Ｎａよりも高回転側を上限回転速度Ｎｍａｘとする回転速度域に定められている。

回転電機２１では、各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗに流れる電流、すなわちインバータ２２により調整される調整電流に応じてトルクの大きさが調整される。また、回転電機２１の回転速度及びトルクの積（回転速度×トルク）が回転電機２１の電力に相当する。そのため、エンジン４２の始動開始後にはＩＳＧ回転速度の上昇に伴いトルクが減少する。この点、始動トルクマップには、エンジン４２の始動開始直後であってＩＳＧ回転速度が小さい領域（ゼロ付近の領域）ではＩＳＧトルクを大きくし、始動開始後のＩＳＧ回転速度の上昇に応じてＩＳＧトルクを小さくするような関係が定められている。

ただし、ＩＳＧ回転速度においてゼロを含む所定の低回転速度域（図のＢ領域）では、ＩＳＧトルクを上限規制している。その理由を以下に述べる。

インバータ２２では、各スイッチＳｐ，Ｓｎにおいて閉故障が生じるおそれがあり、万が一同じ相において上アームスイッチＳｐの閉故障と下アームスイッチＳｎの閉故障とが生じると、電源ラインとグランドラインとの短絡により各スイッチＳｐ，Ｓｎに過電流が流れることが懸念される。そのため、本システムでは、例えば電流センサ２７により検出されるインバータ２２の通電電流が所定の過電流判定値まで上昇したことに基づいて、過電流が流れたことを判定し、その判定結果に伴い、電池ユニットＵのフェイルセーフ処理としてスイッチ３１，３２を強制開放させるようにしている。スイッチ３１，３２の開放により、鉛蓄電池１１やリチウムイオン蓄電池１２からインバータ２２への電力供給が停止される。なお、回転電機ユニット２０においては、インバータ２２での短絡以外に、回転電機２１で短絡が生じるおそれがあり、例えば各相巻線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗのいずれかの部位で短絡が生じると、やはりインバータ２２の各スイッチＳｐ，Ｓｎに過電流が流れることとなる。

上記のように過電流判定が行われる一方で、回転電機２１の力行駆動の開始当初には力行駆動の開始に伴って突入電流として大電流が流れることが考えられる。この場合、突入電流としての大電流が検出されると、それが過電流とみなされ、結果として短絡異常（すなわち過電流異常）が生じたと誤判定されることが懸念される。そのため本実施形態では、始動トルクマップにおいて、ＩＳＧ回転速度の低回転速度域であるトルク制限域Ｂで、ＩＳＧトルクを上限規制することとしている。トルク制限域Ｂは、ＩＳＧ回転速度としてゼロを含む所定の低回転速度域に定められている。つまり、ＩＳＧトルクを上限規制しておくことで、回転電機２１の駆動開始当初において、ＩＳＧトルクが所定値以下に制限される。また、インバータ２２の通電電流が制限されることになり、結果として突入電流が制限されることとなる。このとき、突入電流が過電流判定値よりも小さい電流に制限されるようになっている。これにより、回転電機２１の駆動開始当初に生じる突入電流が過電流であると誤判定されることが抑制される。

エンジン始動時には、回転電機２１の力行駆動開始直後にベルトテンショナが作動し、その作動後にＩＳＧ回転速度が上昇し始めることが考えられる。この点、トルク制限域ＢでＩＳＧトルクの上限規制が行われることにより、インバータ通電電流が制限され、ひいてはインバータ２２のスイッチ温度の過上昇等が抑制されるようになっている。

また、図３（ｂ）に示すアシストトルクマップには、第１範囲Ａ１を含み、かつ第１範囲Ａ１よりも広い第２範囲Ａ２において、ＩＳＧ回転速度とＩＳＧトルクとの関係が定められている。第２範囲Ａ２は、少なくとも第１範囲Ａ１の上限回転速度Ｎｍａｘよりも高回転側を含む範囲で定められている。本実施形態では、エンジン４２で生じ得る全回転速度域が第２範囲Ａ２となっている。

アシストトルクマップでは特に、ＩＳＧ回転速度に対するＩＳＧトルクが、始動トルクマップよりも小さい値となるように定められている。図３（ａ）に示す始動トルクマップには、比較のため、アシストトルクマップでの関係が一点鎖線にて示されている。アシストトルクマップでは、始動トルクマップにおける第１範囲Ａ１の上限回転速度Ｎｍａｘ又はその近傍回転速度で、それよりも低回転側及び高回転側に比べてＩＳＧトルクが高くなるような関係が定められている。

ここで、回転電機２１では、ＩＳＧ回転速度とＩＳＧトルクとの関係として、ＩＳＧ回転速度が大きくなるほどＩＳＧトルクが小さい値となる。逆に言えば、ＩＳＧ回転速度が小さくなれば、ＩＳＧトルクが大きい値になる。ただし、回転電機２１の低回転速度域では、モータ起電力が低いために中性点電圧が低く、インバータ２２に流れる通電電流が大きくなる。そのため、トルクアシストを実施する際においてインバータ２２の各スイッチＳｐ，Ｓｎや電池ユニットＵのスイッチ３１，３２での熱の問題が懸念される。この点を考慮し、図３（ｂ）のアシストトルクマップでは、ＩＳＧ回転速度が大きくなるほどＩＳＧトルクを小さくする一方、所定回転速度（例えばＮｍａｘ）よりも低回転側の低回転速度域(図のＣ領域)においてＩＳＧトルクが制限されるようにしてＩＳＧ回転速度とＩＳＧトルクとの関係が定められている。この場合、回転電機２１が低回転速度域Ｃで力行駆動されたとしても、インバータ２２等での熱の問題が生じにくくなっている。

低回転速度域ＣでのＩＳＧトルクの制限について補足する。アシストトルクマップでは、第１範囲Ａ１の上限回転速度ＮｍａｘでのＩＳＧトルクが、それよりも低回転側及び高回転側よりも高い値として定められており、逆に言えば、上限回転速度Ｎｍａｘよりも低回転側及び高回転側では、上限回転速度ＮｍａｘよりもＩＳＧトルクが高くならないようになっている。この場合、言うなれば、上限回転速度Ｎｍａｘよりも低回転側で、ＩＳＧトルクが制限されるようになっている。低回転速度域Ｃでは、ＩＳＧ回転速度＝ゼロを含む範囲で、ＩＳＧトルクとして正のトルク値が定められている。

アシストトルクマップでは、上限回転速度Ｎｍａｘではなくその付近の所定回転速度で、その所定回転速度の低回転側及び高回転側よりもＩＳＧトルクが高い値として定められていてもよい。要は、第１範囲Ａ１においてアイドル回転速度Ｎａよりも高回転側の所定回転速度でのＩＳＧトルクが、該所定回転速度の低回転側及び高回転側よりも高い値として定められていればよい。なお、ＩＳＧトルクは低回転速度域Ｃで制限されていればよく、例えば上限回転速度Ｎｍａｘよりも低回転側で、ＩＳＧトルクが一定値として定められていてもよい。

また、上限回転速度Ｎｍａｘを上限とする低回転速度域Ｃ内には、ＩＳＧ回転速度としてゼロを含み、かつアイドル回転速度Ｎａよりも低い回転速度を上限とする極低回転速度域Ｄが定められている。この極低回転速度域Ｄでは、低回転速度域ＣにおいてＤ以外の領域に比べてＩＳＧトルクが小さい値となっている。この場合、ＩＳＧ回転速度が極低回転速度域Ｄまで低下した状態にあっても、ＩＳＧトルクとして所望の制限を付与しつつ、トルクアシストの継続的な実施が可能となっている。例えば、車両の変速機としてＣＶＴ（無段変速機）が用いられている場合には、車速にかかわらずＩＳＧ回転速度が低下することが生じ得るが、その回転速度の低下時にも、トルク制限を付与しつつトルクアシストを実施できる。

要するに、上記のアシストトルクマップによれば、広域でのトルクアシストを可能にすることで燃料消費量の低減を図りつつ、ゼロ付近の回転速度域においてトルク制限を付与してインバータ２２での過剰な温度上昇等を抑制できるものとなっている。また、種々多様な車両システムに対するロバスト性の向上を図ることができるものとなっている。

また本実施形態では、回転電機２１の力行駆動によりトルクアシストが実施される場合に、そのトルクアシストが継続して駆動される時間をアシスト継続時間Ｔｘとして定めている。これにより、回転電機２１に対してトルクアシストの要求が生じている状況下では、アシスト継続時間Ｔｘが経過する都度、一時的にそのトルクアシストが休止され、その一時的な休止後に、トルクアシストが再開されるようになっている。トルクアシストの一時的な休止により、回転電機２１の力行駆動が長い時間にわたって継続的に実施されることに起因する熱の問題が抑制される。本実施形態では、アシスト継続時間Ｔｘを一定値（例えば２０秒）として定めている。ただし、図４に示すように、インバータ２２のスイッチ温度に基づいてアシスト継続時間Ｔｘを設定することも可能である。図４では、スイッチ温度が所定以上である場合に、アシスト継続時間Ｔｘを短い時間にするような関係が定められている。なお、インバータ２２のスイッチ温度に代えて回転電機２１の温度(ステータ温度)を用いたり、その他に環境温度（ＥＣＵ温度や外気温）を併せ用いたりすることも可能であり、それら温度に基づいてアシスト継続時間Ｔｘを設定する構成にしてもよい。

なお、アシスト継続時間Ｔｘが経過した後の休止時間は、例えば予め所定時間として定められているとよい。例えば休止時間は５〜２０秒程度である。この休止時間は、インバータ２２の各スイッチＳｐ，Ｓｎや電池ユニットＵのスイッチ３１，３２の過熱防止(保護)を図るべく設けられるものであり、スイッチ温度に関する条件、すなわち上記の各スイッチの実温度（温度検出値）や環境温度（外気温）に基づいて可変に設定されるものであってもよい。

ちなみに、エンジン始動のために回転電機２１が力行駆動される時間、すなわちエンジン始動に要する時間は、例えば１秒未満であり、比較的短い時間である。この点を考慮すると、仮にアシスト継続時間Ｔｘ（力行駆動の継続時間）をエンジン始動時に適用しても、エンジン始動完了までは回転電機２１の継続的な力行駆動が許容されるようになっている。

図５は、回転電機２１を力行駆動させる制御に関する手順を示すフローチャートであり、本処理は、エンジンＥＣＵ４０からの駆動指令に基づいて、回転電機ＥＣＵ２３により所定周期で実施される。エンジンＥＣＵ４０では、エンジン４２の再始動要求やトルクアシスト要求に応じて、回転電機ＥＣＵ２３に対して力行駆動を実施する旨の駆動指令が出力される。なお本処理を実施する回転電機ＥＣＵ２３が「第１制御部」、「第２制御部」に相当する。

図５において、ステップＳ１１では、回転電機２１を力行駆動させる実施条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、電源電圧が過度に低下していないこと、温度が所定範囲外になっていないこと、フェイルが発生していないことを判定する。そして、実施条件が成立していれば、ステップＳ１２に進む。なお、ステップＳ１１の実施条件が不成立である場合には、その旨の信号が回転電機ＥＣＵ２３からエンジンＥＣＵ４０に送信される。

ステップＳ１２では、今回の駆動指令が回転電機２１に対するエンジン始動指令であるか否かを判定する。そして、エンジン始動指令であれば、ステップＳ１２を肯定してステップＳ１３に進み、トルクアシスト指令であれば、ステップＳ１２を否定してステップＳ１４に進む。

ステップＳ１３では、図３（ａ）に示す始動トルクマップを用い、ＩＳＧ回転速度に基づいてエンジン始動時におけるＩＳＧトルクを設定する。また、ステップＳ１４では、図３（ｂ）に示すアシストトルクマップを用い、ＩＳＧ回転速度に基づいてトルクアシスト時におけるＩＳＧトルクを設定する。トルクアシスト時のＩＳＧトルクの算出後、ステップＳ１５ではアシスト継続時間Ｔｘを設定する。この場合、例えばインバータ２２のスイッチ温度に基づいてアシスト継続時間Ｔｘを設定する。

その後、ステップＳ１６では、ステップＳ１３，Ｓ１４で設定したＩＳＧトルクに基づいてインバータ２２の通電電流の目標値を算出するとともに、その目標値に基づいて電流フィードバック制御を実施する。このとき、インバータ２２における通電電流の目標値と電流検出値との偏差に応じて電流指令値が算出されるとともに、その電流指令値に応じたデューティ比でインバータ２２の各スイッチＳｐ，Ｓｎがデューティ制御される。

図６は、回転電機２１を力行駆動させる制御をより具体的に示すタイムチャートである。なお、図６では、当初においてエンジン始動モードになっており、エンジン始動の完了に伴いトルクアシストモードに移行するものとなっている。

図６において、タイミングｔ１以前は、エンジン４２が自動停止された状態にあり、ＩＳＧ回転速度はゼロになっている。タイミングｔ１で再始動条件が成立すると、エンジンＥＣＵ４０からのエンジン始動指令信号（再始動要求）に基づいて、回転電機２１の力行駆動によるエンジン再始動が行われる。このとき、始動トルクマップを用いてＩＳＧトルクが算出され、そのＩＳＧトルクに基づく回転電機２１の駆動によりＩＳＧ回転速度が上昇する。ＩＳＧトルクは、始動開始当初において制限された後、ＩＳＧ回転速度の上昇に伴い減じられる。

そして、タイミングｔ２では、エンジンＥＣＵ４０からのトルクアシスト指令信号に基づいて、回転電機２１の駆動が始動モードからトルクアシストモードに切り替えられる。なお、回転電機ＥＣＵ２３において、始動モードが終了される条件としては、エンジンＥＣＵ４０からのエンジン始動指令がオフされること以外に、ＩＳＧ回転速度が上限回転速度Ｎｍａｘを超えることや、始動モードの継続時間が所定時間を超えることが含まれていてもよい。タイミングｔ２以降は、トルクマップが始動トルクマップからアシストトルクマップに切り替えられる。タイミングｔ２以降は、回転電機２１の力行駆動によるトルクアシストが実施される。その後、タイミングｔ３ではアクセルオンに伴い車両の加速が開始される。このとき、ＩＳＧ回転速度が上昇し、それに伴いＩＳＧトルクが減じられる。

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。

回転電機２１によりエンジン始動とトルクアシストとを実施するエンジンシステムにおいて、エンジン始動用の始動トルクマップ（第１相関データ）とトルクアシスト用のアシストトルクマップ（第２相関データ）とを用いる構成とした。ここで、アシストトルクマップは、始動トルクマップの第１範囲Ａ１を含み、かつ第１範囲Ａ１よりも広い第２範囲Ａ２で定められているため、回転電機２１の力行駆動によるエンジン始動に引き続いて、回転電機２１の力行駆動によるトルクアシストを実施することが可能となる。

エンジン始動時とトルクアシスト時とを比較すると、エンジン始動時には、比較的短い期間で回転電機２１が力行駆動されるため、インバータ２２等において比較的短い時間でスイッチが通電される。これに対し、トルクアシスト時には、エンジン始動に比べれば長い期間で回転電機２１が力行駆動され、インバータ２２等において比較的長い時間でスイッチが通電される。この場合、トルクアシスト時には、インバータ２２等における温度の過上昇が懸念される。この点、アシストトルクマップにおいて、ＩＳＧ回転速度に対するＩＳＧトルクが始動トルクマップよりも小さい値となるように定められるものとした。これにより、トルクアシストが継続されることに起因する熱の影響を加味しつつ、回転電機２１の力行駆動を適正に実施することができる。

アシストトルクマップにおいて、ＩＳＧ回転速度が大きくなるほどＩＳＧトルクを小さくする一方、所定回転速度よりも低回転側の低回転速度域ＣにおいてＩＳＧトルクを制限するようにした。これにより、回転電機２１が低回転速度域Ｃで力行駆動されたとしても、熱による問題の発生を抑制できる。

アシストトルクマップにおいて、第１範囲Ａ１の上限回転速度ＮｍａｘでのＩＳＧトルクを、Ｎｍａｘの低回転側及び高回転側よりも高い値として定めた。これにより、上限回転速度Ｎｍａｘよりも低回転側（例えばアイドル運転状態）でＩＳＧトルクを好適に制限することができ、やはり回転電機２１が低回転速度域で力行駆動されたとしても、熱による問題の発生を抑制できる。

回転電機２１によるエンジン始動時において、ＩＳＧ回転速度がゼロを含む所定の低回転速度域であるトルク制限域にある場合に、ＩＳＧトルクを所定値以下に制限するようにした。これにより、インバータ２２の通電電流が制限されることになり、結果として突入電流が制限されることとなる。そのため、回転電機２１の駆動開始当初に生じる突入電流が過電流であると誤判定されることを抑制できる。

トルクアシスト時において、所定のアシスト継続時間Ｔｘが経過する都度、当該トルクアシストを一時的に休止する構成とした。これにより、回転電機２１の力行駆動が長い時間にわたって継続的に実施されることに起因する熱の問題を抑制できる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・エンジンＥＣＵ４０において、アクセルオンに伴う加速要求に応じて回転電機２１の駆動指令が生じるものとしてもよい。この場合、アクセルオンに伴い、回転電機２１の力行駆動によるトルクアシストが実施される。また、アクセルオンの期間においてトルクアシストが実施され、アクセルオフに伴いトルクアシストが終了される。

・エンジン４２のアイドル運転状態において、エンジン４２への燃料噴射を停止又は制限した状態で、アシストトルクマップ（第２相関データ）を用いてＩＳＧトルクを制御する構成としてもよい。つまり、回転電機２１の力行駆動により、エンジン４２でのアイドル運転状態を実現する構成としている。

図７は、アイドル運転時における回転電機２１の駆動制御の手順を示すフローチャートであり、本処理は、エンジンＥＣＵ４０からの駆動指令に基づいて、回転電機ＥＣＵ２３により所定周期で実施される。

図７において、ステップＳ２１では、回転電機２１を力行駆動させる実施条件が成立しているか否かを判定する（図５のステップＳ１１と同様）。実施条件が成立していれば、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、今回の駆動指令が、エンジン４２をアイドル運転させるためのアイドル駆動指令であるか否かを判定する。そして、アイドル駆動指令であれば、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、エンジン回転速度としてアイドル回転速度（例えば６５０ｒｐｍ）を実現すべく、ＩＳＧ回転速度の目標値を設定するとともに、アシストトルクマップを用い、ＩＳＧ回転速度の目標値に基づいてＩＳＧトルクを設定する。このとき、エンジン４２において燃料噴射弁による燃料噴射を停止した状態で回転電機２１の力行駆動によりアイドル回転させることが可能である。又は、燃料噴射量を削減した状態で回転電機２１の力行駆動によりアイドル回転させることが可能である。これらのうちいずれであるかに応じて、ＩＳＧトルクが適宜設定されるとよい。

その後、ステップＳ２４では、ステップＳ２３で設定したＩＳＧトルクに基づいてインバータ２２の通電電流の目標値を算出するとともに、その目標値に基づいて電流フィードバック制御を実施する。

上記構成によれば、エンジン４２における燃料消費量の低減を図りつつも、エンジン４２を適正にアイドル運転状態にすることができる。また、上記のとおり低回転速度域でのトルク制限が行われていれば、比較的低い回転速度であるアイドル状態にあっても、熱の問題を抑制できることとなる。なお、アクセルオフ時（アイドル運転状態）において、回転電機２１の力行駆動により車両の低速走行（いわゆるＥＶクリープ走行）を実施するものであってもよい。

・図１に示す電源システムでは、電源部として、インバータ２２に並列に接続される鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを備える一方、インバータ２２と鉛蓄電池１１との間の経路を開閉するスイッチ３１と、インバータ２２とリチウムイオン蓄電池１２との間の経路を開閉するスイッチ３２とが設けられている。かかるシステムにおいて、スイッチ３１，３２の一方が閉鎖されている状態でトルクアシストを実施する場合と、スイッチ３１，３２の両方が閉鎖されている状態でトルクアシストを実施する場合とで、ＩＳＧトルクを相違させるようにしてもよい。

図８は、回転電機２１の駆動制御の手順を示すフローチャートであり、本処理は、上述した図５の処理の一部を変更したものである。図８において、図５と同じ処理については同じステップ番号を付すとともに説明を簡略化する。

図８では、トルクアシスト時の制御について一部を変更している。つまり、トルクアシスト指令が生じている場合に、アシストトルクマップを用いてＩＳＧトルクを設定するとともに、アシスト継続時間Ｔｘを設定する（ステップＳ１４，Ｓ１５）。その後、ステップＳ３１では、今現在、電池ユニットＵのスイッチ３１，３２のうち一方のみが閉状態（オン）であるか否かを判定する。そして、スイッチ３１，３２のうち一方のみが閉状態であればステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、ステップＳ１４で設定したＩＳＧトルクを減補正する。また、スイッチ３１，３２の両方が閉状態であればステップＳ３２をスキップする。このとき、スイッチ３１，３２の一方が閉状態の場合と、スイッチ３１，３２の両方が閉状態の場合とでＩＳＧトルクが相違し、スイッチ３１，３２の一方が閉状態の場合の方がＩＳＧトルクが小さい値とされる。その後、電流フィードバック制御を実施する（ステップＳ１６）。

回転電機２１によるトルクアシストが実施される場合には、電池ユニットＵのスイッチ３１，３２での通電に伴う熱の問題を考慮する必要がある。また、各蓄電池１１，１２から回転電機２１への給電を考えると、一方の蓄電池から給電が行われる場合と、両方の蓄電池から給電が行われる場合とで、各スイッチ３１，３２を流れる電流の大きさが相違するため、熱の影響の度合が相違することとなる。この点、スイッチ３１，３２の一方が閉鎖されている状態でトルクアシストを実施する場合と、スイッチ３１，３２の両方が閉鎖されている状態でトルクアシストを実施する場合とで、ＩＳＧトルクを相違させることとしたため、各スイッチ３１，３２の開閉の状態にかかわらずこれら各スイッチ３１，３２の保護を好適に図ることができる。

・ＩＳＧ回転速度に基づいてアシスト継続時間Ｔｘを設定し、そのアシスト継続時間Ｔｘが経過する都度、回転電機２１の力行駆動を一時的に休止させる構成としてもよい。つまり、回転電機ＩＳＧによるトルクアシスト時には、ＩＳＧ回転速度に応じて、インバータ２２等での熱の影響の度合が相違する。この点を加味し、ＩＳＧ回転速度に基づいてアシスト継続時間Ｔｘを設定する。例えば図９の関係を用いてアシスト継続時間Ｔｘを設定する。図９では、ＩＳＧ回転速度が低い場合に、高い場合に比べてアシスト継続時間Ｔｘが短い時間となるような関係が定められている。具体的には、ＩＳＧ回転速度がゼロ付近の低回転速度域にあれば、例えばＴｘ＝１秒とし、ＩＳＧ回転速度が上限回転速度Ｎｍａｘよりも高くなれば、Ｔｘ＝２０秒としている。また、中間部分ではＩＳＧ回転速度に応じてアシスト継続時間Ｔｘが段階的に定められている。

アシスト継続時間Ｔｘを、ＩＳＧ回転速度が低い場合に、高い場合に比べて短い時間として設定する構成とした。これにより、ＩＳＧ回転速度に応じてインバータ２２での熱の影響の度合が相違しても、それに好適に対処できる。なお、アシスト継続時間Ｔｘの設定自体を実施しない構成であってもよい。

・上記実施形態では、第１蓄電部として鉛蓄電池１１を設けるとともに、第２蓄電部としてリチウムイオン蓄電池１２を設ける構成としたが、これを変更してもよい。第２蓄電部として、リチウムイオン蓄電池１２以外の高密度蓄電池、例えばニッケル−水素電池を用いてもよい。その他、少なくともいずれかの蓄電部としてキャパシタを用いることも可能である。

・２つの蓄電部を有する電源システム以外への適用も可能である。例えば蓄電部として、鉛蓄電池１１のみを有する構成、又はリチウムイオン蓄電池１２のみを有する構成であってもよい。

・本発明が適用される電源システムを、車両以外の用途で用いることも可能である。

１１…鉛蓄電池、１２…リチウムイオン蓄電池、２１…回転電機、２２…インバータ（スイッチング回路部）、２３…回転電機ＥＣＵ（回転電機制御装置）、４２…エンジン。

Claims (9)

1. エンジン（４２）と、前記エンジンの回転軸に駆動連結され力行駆動を可能とする回転電機（２１）と、電源部（１１，１２）に接続され複数のスイッチ（Ｓｐ，Ｓｎ）のオンオフにより前記回転電機において相ごとに通電を行わせるスイッチング回路部（２２）と、を備え、前記回転電機の力行駆動により前記エンジンの始動と前記エンジンのトルクをアシストするトルクアシストとを実施するエンジンシステムに適用される回転電機制御装置（２３）であって、
   前記エンジンの始動時に第１相関データを用いて前記回転電機のトルクを制御する第１制御部と、
   前記トルクアシストの実施時に第２相関データを用いて前記回転電機のトルクを制御する第２制御部と、
   を備え、
   前記第１相関データは、前記エンジンの始動時に用いられる始動回転速度域を含むとともに前記エンジンのアイドル回転速度に相当する回転速度を含む第１範囲において、前記回転電機の回転速度とトルクとの関係が定められたものであり、
   前記第２相関データは、前記第１範囲を含みかつ該第１範囲よりも広い第２範囲において、前記回転電機の回転速度とトルクとの関係が定められており、前記第１範囲に重複する重複範囲において、回転速度に対するトルクが前記第１相関データよりも小さい値とされており、
   前記エンジンの始動が実施される始動モードから前記トルクアシストが実施されるトルクアシストモードに切り替えられる際に、前記回転電機のトルク制御に用いられる相関データを前記第１相関データから前記第２相関データに切り替え、その切り替えにより、前記回転電機でのトルク生成及び当該トルク生成による回転電機の回転を継続したままで前記第１制御部による前記回転電機のトルク制御から前記第２制御部による前記回転電機のトルク制御への移行を行わせる回転電機制御装置。
2. 前記第２相関データは、前記回転電機の回転速度が大きくなるほどトルクを小さくする一方、所定回転速度よりも低回転側の低回転速度域においてトルクが制限されるようにして、回転速度とトルクとの関係が定められたものである請求項１に記載の回転電機制御装置。
3. 前記第２相関データは、前記第１範囲において前記エンジンのアイドル回転速度に相当する回転速度よりも高回転側の所定回転速度での前記回転電機のトルクが、該所定回転速度の低回転側及び高回転側よりも高い値として定められたものである請求項１又は２に記載の回転電機制御装置。
4. 前記第２制御部は、前記エンジンのアイドル運転状態において、前記エンジンへの燃料噴射を停止又は制限した状態で、前記第２相関データを用いて前記回転電機のトルクを制御する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機制御装置。
5. 前記第１制御部は、前記エンジンの始動に際し、前記回転電機の回転速度がゼロを含む所定の低回転速度域であるトルク制限域にある場合に、前記回転電機のトルクを所定値以下に制限する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転電機制御装置。
6. 前記スイッチング回路部に流れる通電電流が所定の過電流閾値まで上昇したことに基づいて、前記回転電機及び前記スイッチング回路部の少なくともいずれかに過電流が流れたと判定するシステムに適用され、
   前記第１制御部は、前記エンジンの始動に際し、前記回転電機の回転速度がゼロを含む所定の低回転速度域であるトルク制限域にある場合に、前記回転電機のトルクを所定値以下に制限する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転電機制御装置。
7. 前記第２制御部は、前記トルクアシストの要求時において、所定のアシスト継続時間が経過する都度、当該トルクアシストを一時的に休止する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回転電機制御装置。
8. 前記アシスト継続時間を、前記回転電機の回転速度が低い場合に、高い場合に比べて短い時間として設定する設定部を備え、
   前記第２制御部は、前記トルクアシストの要求時において、前記設定部により設定したアシスト継続時間により前記トルクアシストの休止を実施する請求項７に記載の回転電機制御装置。
9. 前記電源部として、前記スイッチング回路部に並列に接続される第１蓄電部（１１）と第２蓄電部（１２）とを備える一方、前記スイッチング回路部と前記第１蓄電部との間の経路を開閉する第１スイッチ（３１）と、前記スイッチング回路部と前記第２蓄電部との間の経路を開閉する第２スイッチ（３２）とが設けられるシステムに適用され、
   前記第２制御部は、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの一方が閉鎖されている状態で前記トルクアシストを実施する場合と、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの両方が閉鎖されている状態で前記トルクアシストを実施する場合とで、前記回転電機のトルクを相違させる請求項１乃至８のいずれか１項に記載の回転電機制御装置。

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