JP7347997B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される車両用制御装置に関する。

自動車等の車両には、リチウムイオンバッテリや鉛バッテリ等の蓄電体が設けられている。また、車両には、エンジンに連結されるＩＳＧ（Integrated Starter Generator）等のモータジェネレータが設けられている（特許文献１参照）。

特開２０１７－２０６０４５号公報

ところで、特許文献１に記載される車両においては、エンジン始動後の暖機運転時にＩＳＧを発電させることにより、ＩＳＧの発電トルクによってエンジン回転の吹き上がりを抑制している。しかしながら、ＩＳＧが接続される蓄電体のＳＯＣが上昇していた場合には、ＩＳＧによって蓄電体を充電することが困難であるため、ＩＳＧの発電トルクを高めることが困難となっていた。すなわち、ＩＳＧ等のモータジェネレータが接続される蓄電体のＳＯＣによっては、エンジンの暖機運転を適切に実行することが困難であった。

本発明の目的は、エンジンの暖機運転を適切に実行することにある。

本発明の車両用制御装置は、車両に搭載される車両用制御装置であって、エンジンに連結されるモータジェネレータと、前記モータジェネレータに接続される蓄電体と、エンジン始動後に前記エンジンの暖機運転を実行する暖機制御部と、前記モータジェネレータを、前記蓄電体に電力を供給し且つ前記エンジンに制動トルクを出力する第１制動状態と、前記蓄電体の電力を消費し且つ前記エンジンに制動トルクを出力する第２制動状態と、に制御するモータ制御部と、を有し、前記第１制動状態は、前記モータジェネレータから前記蓄電体に電力を供給し且つ前記モータジェネレータから前記エンジンに制動トルクを出力する状態であり、前記第２制動状態は、前記モータジェネレータによって前記蓄電体の電力を消費し且つ前記モータジェネレータから前記エンジンに制動トルクを出力する状態であり、前記モータ制御部は、前記エンジンの暖機運転が実行される場合に、前記蓄電体のＳＯＣが閾値よりも低いときには、前記モータジェネレータを前記第１制動状態に制御する一方、前記蓄電体のＳＯＣが前記閾値よりも高いときには、前記モータジェネレータを前記第２制動状態に制御する。

本発明によれば、エンジンの暖機運転が実行される場合に、蓄電体のＳＯＣが閾値よりも低いときには、モータジェネレータを第１制動状態に制御する一方、蓄電体のＳＯＣが閾値よりも高いときには、モータジェネレータを第２制動状態に制御する。これにより、エンジンの暖機運転を適切に実行することができる。

本発明の一実施の形態である車両用制御装置が搭載された車両の構成例を示す概略図である。 電源回路の一例を簡単に示した回路図である。 車両用制御装置が備える制御系の一例を示す概略図である。 スタータジェネレータを燃焼発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。 スタータジェネレータを発電休止状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。 スタータジェネレータを回生発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。 アイドリングストップ制御においてスタータジェネレータを力行状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。 モータアシスト制御においてスタータジェネレータを力行状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。 エンジン初始動制御における電流供給状況の一例を示す図である。 インバータの回路構成の一例を簡単に示した回路図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、インバータによるスタータジェネレータの制御状況の一例を示す図である。 インバータによるスタータジェネレータの制御状況の一例を示す図である。 インバータによるスタータジェネレータの制御状況の一例を示す図である。 エンジン暖機制御の実行手順（実施形態１）の一例を示すフローチャートである。 エンジン暖機制御の実行手順（実施形態１）の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）はスタータジェネレータを逆トルク駆動状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図であり、（Ｂ）はスタータジェネレータを燃焼発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。 エンジン暖機制御の実行手順（実施形態１）の一例を示すタイミングチャートである。 エンジン暖機制御の実行手順（実施形態２）の一例を示すフローチャートである。 エンジン暖機制御の実行手順（実施形態２）の一例を示すタイミングチャートである。 エンジン暖機制御の実行手順（実施形態２）の一例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いて詳細に説明する。

［車両構成］
図１は本発明の一実施の形態である車両用制御装置１０が搭載された車両１１の構成例を示す概略図である。図１に示すように、車両１１には、エンジン１２を動力源に用いたパワートレイン１３が搭載されている。エンジン１２のクランク軸１４には、ベルト機構１５を介してスタータジェネレータ（モータジェネレータ）１６が連結されている。また、エンジン１２にはトルクコンバータ１７を介して変速機構１８が連結されており、変速機構１８にはデファレンシャル機構１９等を介して車輪２０が連結されている。

エンジン１２の吸気系３０には吸気マニホールド３１が設けられており、この吸気マニホールド３１には吸入空気量を調整するスロットルバルブ３２が設けられている。また、エンジン１２には、吸気ポートやシリンダに燃料を噴射するインジェクタ３３が設けられるとともに、イグナイタや点火コイルからなる点火装置３４が設けられている。また、スロットルバルブ３２、インジェクタ３３および点火装置３４には、マイコン等からなるエンジンコントローラ３５が接続されている。さらに、エンジン１２の排気系３６には排気マニホールド３７が設けられており、この排気マニホールド３７には排出ガスを浄化する触媒コンバータ３８が設けられている。

エンジン１２に連結されるスタータジェネレータ１６は、発電機および電動機として機能する所謂ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）である。このスタータジェネレータ１６は、クランク軸１４に駆動される発電機として機能するだけでなく、クランク軸１４を回転させる電動機として機能する。例えば、アイドリングストップ制御においてエンジン１２を再始動させる場合や、発進時や加速時においてエンジン１２を補助する場合に、スタータジェネレータ１６は力行状態に制御され、スタータジェネレータ１６は電動機として機能する。

スタータジェネレータ１６は、ステータコイルを備えたステータ４０と、フィールドコイルを備えたロータ４１と、を有している。また、スタータジェネレータ１６には、ステータコイルやフィールドコイルの通電状態を制御するため、インバータ４２、レギュレータ、マイコンおよび各種センサ等からなるＩＳＧコントローラ４３が設けられている。ＩＳＧコントローラ４３によってフィールドコイルやステータコイルの通電状態を制御することにより、スタータジェネレータ１６の発電電圧やモータトルクを制御することができる。

また、パワートレイン１３には、エンジン１２を始動回転させるスタータモータ４４が設けられている。後述するように、乗員によってスタータボタン４５が押されると、メインコントローラ８０からエンジンコントローラ３５に制御信号が出力され、エンジンコントローラ３５によってスタータリレー４６がオン状態に切り替えられる。これにより、スタータモータ４４のピニオン４７は、突出位置に移動してトルクコンバータ１７のリングギヤ４８に噛み合い、リングギヤ４８およびこれに連結されるクランク軸１４を回転駆動する。

［電源回路］
車両用制御装置１０が備える電源回路５０について説明する。図２は電源回路５０の一例を簡単に示した回路図である。図２に示すように、電源回路５０は、スタータジェネレータ１６に電気的に接続されるリチウムイオンバッテリ（蓄電体，第１蓄電体）５１と、これと並列にスタータジェネレータ１６に電気的に接続される鉛バッテリ（第２蓄電体）５２と、を備えている。なお、リチウムイオンバッテリ５１を積極的に放電させるため、リチウムイオンバッテリ５１の端子電圧は、鉛バッテリ５２の端子電圧よりも高く設計されている。また、リチウムイオンバッテリ５１を積極的に充放電させるため、リチウムイオンバッテリ５１の内部抵抗は、鉛バッテリ５２の内部抵抗よりも小さく設計されている。

スタータジェネレータ１６の正極端子１６ａには正極ライン５３が接続され、リチウムイオンバッテリ５１の正極端子５１ａには正極ライン５４が接続され、鉛バッテリ５２の正極端子５２ａには正極ライン５５を介して正極ライン５６が接続される。これらの正極ライン５３，５４，５６は、接続点５７を介して互いに接続されている。また、スタータジェネレータ１６の負極端子１６ｂには負極ライン５８が接続され、リチウムイオンバッテリ５１の負極端子５１ｂには負極ライン５９が接続され、鉛バッテリ５２の負極端子５２ｂには負極ライン６０が接続される。これらの負極ライン５８，５９，６０は、基準電位点６１を介して互いに接続されている。

図１に示すように、鉛バッテリ５２の正極ライン５５には、正極ライン６２が接続されている。この正極ライン６２には、各種アクチュエータや各種コントローラ等の電気機器６３からなる電気機器群６４が接続されている。また、鉛バッテリ５２の負極ライン６０には、バッテリセンサ６５が設けられている。バッテリセンサ６５は、鉛バッテリ５２の充放電電流や端子電圧を検出する機能を有するとともに、充放電電流等から鉛バッテリ５２の充電状態であるＳＯＣ（State Of Charge）を検出する機能を有している。また、バッテリセンサ６５は、図示しない通電ラインを介して鉛バッテリ５２の正極端子５２ａにも接続されている。なお、鉛バッテリ５２のＳＯＣとは、鉛バッテリ５２の電気残量を示す比率であり、鉛バッテリ５２の満充電容量に対する蓄電量の比率である。例えば、鉛バッテリ５２が上限容量まで充電された場合には、ＳＯＣが１００％として算出され、鉛バッテリ５２が下限容量まで放電した場合には、ＳＯＣが０％として算出される。

電源回路５０には、リチウムイオンバッテリ５１およびスタータジェネレータ１６からなる第１電源系７１が設けられており、鉛バッテリ５２および電気機器６３からなる第２電源系７２が設けられている。そして、第１電源系７１と第２電源系７２との間に設けられる正極ライン（通電径路）５６を介して、リチウムイオンバッテリ５１と鉛バッテリ５２とは互いに並列接続されている。この正極ライン５６には、過大電流によって溶断する電力ヒューズ７３が設けられるとともに、オン状態とオフ状態とに制御される第１スイッチ（スイッチ）ＳＷ１が設けられている。また、リチウムイオンバッテリ５１の正極ライン５４には、オン状態とオフ状態とに制御される第２スイッチＳＷ２が設けられている。

スイッチＳＷ１をオン状態に制御することにより、第１電源系７１と第２電源系７２とが互いに接続される一方、スイッチＳＷ１をオフ状態に制御することにより、第１電源系７１と第２電源系７２とが互いに切り離される。また、スイッチＳＷ２をオン状態に制御することにより、電源回路５０にリチウムイオンバッテリ５１が接続される一方、スイッチＳＷ２をオフ状態に制御することにより、電源回路５０からリチウムイオンバッテリ５１が切り離される。これらのスイッチＳＷ１，ＳＷ２は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子によって構成されるスイッチであっても良く、電磁力等を用いて接点を機械的に開閉させるスイッチであっても良い。なお、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、リレーやコンタクタ等とも呼ばれている。

図１に示すように、電源回路５０には、バッテリモジュール７４が設けられている。このバッテリモジュール７４は、リチウムイオンバッテリ５１を有するとともに、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を有している。また、バッテリモジュール７４は、マイコンや各種センサ等からなるバッテリコントローラ７５を有している。さらに、バッテリモジュール７４には、リチウムイオンバッテリ５１の充放電電流、端子電圧および温度等を検出するバッテリセンサ７６が設けられている。また、バッテリコントローラ７５は、バッテリセンサ７６から送信される充放電電流等に基づいて、リチウムイオンバッテリ５１の充電状態であるＳＯＣ（State Of Charge）を算出する機能を有している。さらに、バッテリコントローラ７５は、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣ等に基づいて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御する機能を有している。なお、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣとは、リチウムイオンバッテリ５１の電気残量を示す比率であり、リチウムイオンバッテリ５１の満充電容量に対する蓄電量の比率である。例えば、リチウムイオンバッテリ５１が上限容量まで充電された場合には、ＳＯＣが１００％として算出され、リチウムイオンバッテリ５１が下限容量まで放電した場合には、ＳＯＣが０％として算出される。

［制御系］
図３は車両用制御装置１０が備える制御系の一例を示す概略図である。図１および図３に示すように、車両用制御装置１０は、パワートレイン１３や電源回路５０等を互いに協調させて制御するため、マイコン等を備えた制御ユニットであるメインコントローラ８０を有している。メインコントローラ８０は、エンジン１２を制御するエンジン制御部８１、スタータジェネレータ１６を制御するＩＳＧ制御部（モータ制御部）８２、およびスイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御するスイッチ制御部８３を有している。また、メインコントローラ８０は、後述するアイドリングストップ制御を実行するアイドリング制御部８４を有しており、後述するモータアシスト制御を実行するアシスト制御部８５を有している。さらに、メインコントローラ８０は、後述するエンジン初始動後の暖機運転制御を実行する暖機制御部８６を有している。

メインコントローラ８０や前述した各コントローラ３５，４３，７５は、ＣＡＮやＬＩＮ等の車載ネットワーク９０を介して互いに通信自在に接続されている。メインコントローラ８０は、各種コントローラや各種センサからの情報に基づいて、パワートレイン１３や電源回路５０等を制御する。なお、メインコントローラ８０は、ＩＳＧコントローラ４３を介してスタータジェネレータ１６を制御し、バッテリコントローラ７５を介してスイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御する。また、メインコントローラ８０は、エンジンコントローラ３５を介して、スロットルバルブ３２、インジェクタ３３および点火装置３４を制御する。

図３に示すように、メインコントローラ８０に接続されるセンサ類として、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ９１、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサ９２、スロットルバルブ３２の開度を検出するスロットル開度センサ９３、クランク軸１４の回転速度であるエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ９４、エンジン１２を循環する冷却液の温度（以下、冷却水温と記載する。）を検出する冷却水温センサ９５、触媒コンバータ３８の温度を検出する触媒温度センサ９６、吸気系３０を流れる吸入空気量を検出するエアフローメータ９７等がある。また、メインコントローラ８０には、各コントローラ３５，４３，７５から、インジェクタ３３、点火装置３４、スロットルバルブ３２、スタータジェネレータ１６およびバッテリモジュール７４等の作動情報が入力される。

［スタータジェネレータの発電制御］
続いて、メインコントローラ８０によるスタータジェネレータ１６の発電制御について説明する。メインコントローラ８０のＩＳＧ制御部８２は、ＩＳＧコントローラ４３に制御信号を出力し、スタータジェネレータ１６を発電状態に制御する。例えば、ＩＳＧ制御部８２は、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが低下すると、スタータジェネレータ１６の発電電圧を上げて燃焼発電状態に制御する一方、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが上昇すると、スタータジェネレータ１６の発電電圧を下げて発電休止状態に制御する。なお、後述する図４以降の各図面に示す「ＩＳＧ」とは、スタータジェネレータ１６である。

図４はスタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。なお、スタータジェネレータ１６の燃焼発電状態とは、エンジン動力によってスタータジェネレータ１６を発電させる状態、つまりエンジン内で燃料を燃焼させてスタータジェネレータ１６を発電させる状態である。例えば、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが所定の下限値を下回る場合には、リチウムイオンバッテリ５１を充電してＳＯＣを高めるため、エンジン動力によってスタータジェネレータ１６を発電させる。このように、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御する際には、スタータジェネレータ１６の発電電圧が、鉛バッテリ５２およびリチウムイオンバッテリ５１の端子電圧よりも上げられる。これにより、図４に黒塗りの矢印で示すように、スタータジェネレータ１６から、リチウムイオンバッテリ５１、電気機器群６４および鉛バッテリ５２等に対して電流が供給され、リチウムイオンバッテリ５１や鉛バッテリ５２が緩やかに充電される。

図５はスタータジェネレータ１６を発電休止状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。例えば、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが所定の上限値を上回る場合には、リチウムイオンバッテリ５１を積極的に放電させるため、エンジン動力を用いたスタータジェネレータ１６の発電が休止される。このように、スタータジェネレータ１６を発電休止状態に制御する際には、スタータジェネレータ１６の発電電圧が、鉛バッテリ５２およびリチウムイオンバッテリ５１の端子電圧よりも下げられる。これにより、図５に黒塗りの矢印で示すように、リチウムイオンバッテリ５１から電気機器群６４に電流が供給されるため、スタータジェネレータ１６の発電を停止させることができ、エンジン負荷を軽減することができる。なお、発電休止状態におけるスタータジェネレータ１６の発電電圧としては、リチウムイオンバッテリ５１を放電させる発電電圧であれば良い。例えば、スタータジェネレータ１６の発電電圧を０Ｖに制御しても良く、スタータジェネレータ１６の発電電圧を０Ｖよりも高く制御しても良い。

前述したように、メインコントローラ８０のＩＳＧ制御部８２は、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣに基づきスタータジェネレータ１６を燃焼発電状態や発電休止状態に制御しているが、車両減速時には多くの運動エネルギーを回収して燃費性能を高めることが求められる。そこで、車両減速時には、スタータジェネレータ１６の発電電圧が引き上げられ、スタータジェネレータ１６は回生発電状態に制御される。これにより、スタータジェネレータ１６の発電電力を増加させることができるため、運動エネルギーを積極的に電気エネルギーに変換して回収することができ、車両１１のエネルギー効率を高めて燃費性能を向上させることができる。例えば、アクセルペダルの踏み込みが解除されるコースト走行時や、ブレーキペダルが踏み込まれる減速走行時には、スタータジェネレータ１６が回生発電状態に制御される。

ここで、図６はスタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。スタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御する際には、前述した燃焼発電状態よりもスタータジェネレータ１６の発電電圧が上げられる。これにより、図６に黒塗りの矢印で示すように、スタータジェネレータ１６から、リチウムイオンバッテリ５１や鉛バッテリ５２に対して大きな電流が供給されるため、リチウムイオンバッテリ５１や鉛バッテリ５２は急速に充電される。また、リチウムイオンバッテリ５１の内部抵抗は、鉛バッテリ５２の内部抵抗よりも小さいことから、発電電流の大部分はリチウムイオンバッテリ５１に供給される。

なお、図４～図６に示すように、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態、回生発電状態および発電休止状態に制御する際に、スイッチＳＷ１，ＳＷ２はオン状態に保持されている。つまり、車両用制御装置１０においては、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切替制御を行うことなく、スタータジェネレータ１６の発電電圧を制御するだけで、リチウムイオンバッテリ５１の充放電を制御することが可能である。これにより、簡単にリチウムイオンバッテリ５１の充放電を制御することができるだけでなく、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の耐久性を向上させることができる。

［スタータジェネレータの力行制御］
続いて、メインコントローラ８０によるスタータジェネレータ１６の力行制御について説明する。アイドリングストップ制御においてエンジン１２を再始動する場合や、モータアシスト制御においてエンジン１２を補助する場合には、メインコントローラ８０からＩＳＧコントローラ４３に制御信号が出力され、ＩＳＧコントローラ４３によってスタータジェネレータ１６が力行状態に制御される。

メインコントローラ８０のアイドリング制御部８４は、自動的にエンジン１２を停止させて再始動するアイドリングストップ制御を実行する。アイドリング制御部８４は、エンジン運転中に所定の停止条件が成立した場合に、燃料カット等を実施してエンジン１２を停止させる一方、エンジン停止中に所定の始動条件が成立した場合に、スタータジェネレータ１６を力行状態に制御してエンジン１２を再始動させる。なお、アイドリング制御部８４は、アイドリングストップ制御を実行する際に、エンジン制御部８１やＩＳＧ制御部８２に制御信号を出力し、エンジン１２やスタータジェネレータ１６を制御する。

ここで、図７はアイドリングストップ制御においてスタータジェネレータ１６を力行状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。図７に示すように、アイドリングストップ制御におけるエンジン再始動時には、スイッチＳＷ１がオフ状態に制御され、スイッチＳＷ２がオン状態に制御される。つまり、スタータジェネレータ１６によってエンジン１２を始動回転させる場合には、スイッチＳＷ１をオフ状態に切り替えることにより、第１電源系７１と第２電源系７２とが互いに切り離される。これにより、リチウムイオンバッテリ５１からスタータジェネレータ１６に大電流が供給される場合であっても、第２電源系７２の電気機器群６４に対する瞬間的な電圧低下を防止することができ、電気機器群６４等を正常に機能させることができる。

また、メインコントローラ８０のアシスト制御部８５は、発進時や加速時等にスタータジェネレータ１６を力行状態に制御し、スタータジェネレータ１６によってエンジン１２を補助するモータアシスト制御を実行する。なお、アシスト制御部８５は、モータアシスト制御を実行する際に、ＩＳＧ制御部８２に制御信号を出力し、スタータジェネレータ１６を制御する。

ここで、図８はモータアシスト制御においてスタータジェネレータ１６を力行状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。図８に示すように、モータアシスト制御に伴ってスタータジェネレータ１６を力行状態に制御する際には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は共にオン状態に制御される。このように、スタータジェネレータ１６によってエンジン１２を補助する場合には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオン状態に制御することにより、電気機器群６４に対して鉛バッテリ５２とリチウムイオンバッテリ５１との双方が接続される。これにより、電気機器群６４の電源電圧を安定させることができ、車両用制御装置１０の信頼性を向上させることができる。なお、モータアシスト制御においては、前述したエンジン再始動時に比べて、スタータジェネレータ１６の消費電力が少ないことから、スイッチＳＷ１をオン状態に制御することが可能である。

［エンジン初始動制御］
次いで、スタータモータ４４を用いてエンジン１２を始動するエンジン初始動制御について説明する。エンジン初始動制御とは、車両１１の制御システムを起動させて最初にエンジン１２を始動する制御である。このエンジン初始動制御においては、乗員によってスタータボタン４５が押されると、メインコントローラ８０によってスタータリレー４６がオン状態に切り替えられ、スタータモータ４４によってエンジン１２が始動回転つまりクランキングされる。

ここで、図９はエンジン初始動制御における電流供給状況の一例を示す図である。図９に示すように、エンジン初始動制御においては、スイッチＳＷ１がオフ状態に制御され、スイッチＳＷ２がオフ状態に制御され、スタータリレー４６がオン状態に制御される。これにより、鉛バッテリ５２からスタータモータ４４に電流が供給され、スタータモータ４４を回転させることでエンジン１２が始動される。なお、前述の説明では、エンジン初始動制御においてスタータモータ４４を回転させているが、これに限られることはなく、エンジン初始動制御において、スイッチＳＷ２をオン状態に制御してスタータジェネレータ１６を回転させても良い。

［エンジン暖機制御］
前述したエンジン初始動後（エンジン始動後）において、エンジン１２の冷却水温が所定温度を下回る場合には、メインコントローラ８０の暖機制御部８６によって、エンジン１２の燃料噴射量や吸入空気量を増加させるエンジン暖機制御（以下、暖機制御と記載する。）が実行される。この暖機制御によってエンジン１２の暖機運転を実行することにより、エンジン１２の冷却水温を早期に上昇させることができるため、アイドリングストップ制御におけるエンジン１２の停止条件を早期に成立させることができ、アイドリングストップ制御を早期に開始することができる。また、エンジン１２の暖機運転を実行することにより、触媒コンバータ３８の温度を早期に上昇させることができるため、触媒コンバータ３８を早いタイミングで適切に機能させることができ、排出ガスを適切に浄化することができる。

また、エンジン初始動後の暖機制御において、エンジン１２の冷却水温や触媒コンバータ３８の温度を素早く上昇させるためには、エンジン１２に対する燃料噴射量や吸入空気量を増加させることが必要であるが、エンジン回転数を大きく上昇させることは乗員に違和感を与える要因であった。そこで、メインコントローラ８０の暖機制御部８６およびＩＳＧ制御部８２は、暖機制御におけるエンジン回転数の過度な上昇を抑制するため、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態や逆トルク駆動状態に制御することにより、スタータジェネレータ１６の制動トルクを高めてエンジン回転数の過度な上昇を抑制している。

エンジン１２に連結されるスタータジェネレータ１６は、発電状態や力行状態に制御することができるだけでなく、前述したように逆トルク駆動状態に制御することが可能である。ここで、スタータジェネレータ１６の逆トルク駆動状態とは、リチウムイオンバッテリ５１等からの電力をスタータジェネレータ１６によって消費し、且つスタータジェネレータ１６からエンジン１２に制動トルクを出力する作動状態である。これに対し、スタータジェネレータ１６の発電状態（燃焼発電状態，回生発電状態）とは、スタータジェネレータ１６からリチウムイオンバッテリ５１等に電力を供給し、且つスタータジェネレータ１６からエンジン１２に制動トルクを出力する作動状態である。なお、スタータジェネレータ１６の力行状態とは、リチウムイオンバッテリ５１等からの電力をスタータジェネレータ１６によって消費し、且つスタータジェネレータ１６からエンジン１２に加速トルクを出力する作動状態である。

［スタータジェネレータのインバータ回路］
以下、ＩＳＧコントローラ４３に設けられるインバータ４２の回路構成について説明した後に、インバータ４２によるスタータジェネレータ１６の制御状況について簡単に説明する。図１０はインバータ４２の回路構成の一例を簡単に示した回路図である。図１０に示すように、ＩＳＧコントローラ４３に組み込まれるインバータ４２は、正極端子１６ａに接続される正極ライン１００と、負極端子１６ｂに接続される負極ライン１０１と、を有している。このインバータ４２の正極ライン１００には、正極ライン５３，５４等を介してリチウムイオンバッテリ５１の正極端子５１ａが接続されており、インバータ４２の負極ライン１０１には、負極ライン５８，５９等を介してリチウムイオンバッテリ５１の負極端子５１ｂが接続されている。また、正極ライン１００と負極ライン１０１とは、互いに並列接続されるＵ相ラインＵ１、Ｖ相ラインＶ１およびＷ相ラインＷ１を介して接続されている。

Ｕ相ラインＵ１は、互いに並列接続されるスイッチング素子Ｓ１およびダイオードＤ１からなる上側アームＡ１と、互いに並列接続されるスイッチング素子Ｓ２およびダイオードＤ２からなる下側アームＡ２と、を有している。上側アームＡ１と下側アームＡ２との接続点には通電ラインＵ２が接続されており、この通電ラインＵ２はＵ相のステータコイルＣｕに接続されている。

Ｖ相ラインＶ１は、互いに並列接続されるスイッチング素子Ｓ３およびダイオードＤ３からなる上側アームＡ３と、互いに並列接続されるスイッチング素子Ｓ４およびダイオードＤ４からなる下側アームＡ４と、を有している。上側アームＡ３と下側アームＡ４との接続点には通電ラインＶ２が接続されており、この通電ラインＶ２はＶ相のステータコイルＣｖに接続されている。

Ｗ相ラインＷ１は、互いに並列接続されるスイッチング素子Ｓ５およびダイオードＤ５からなる上側アームＡ５と、互いに並列接続されるスイッチング素子Ｓ６およびダイオードＤ６からなる下側アームＡ６と、を有している。上側アームＡ５と下側アームＡ６との接続点には通電ラインＷ２が接続されており、この通電ラインＷ２はＷ相のステータコイルＣｗに接続されている。

なお、図示する例では、各ステータコイルＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗを中性点で接続する所謂スター結線を採用しているが、これに限られることはなく、各ステータコイルＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗを閉回路として接続する所謂デルタ結線を採用しても良い。また、図１０に示した概略図Ｘには、スタータジェネレータ１６の一例として、３相３スロットのステータ４０および２極のロータ４１を備えたスタータジェネレータを示しているが、これに限られることはなく、他のステータやロータを備えたスタータジェネレータであっても良い。

［インバータ制御（発電状態）］
図１１（Ａ）および（Ｂ）は、インバータ４２によるスタータジェネレータ１６の制御状況の一例を示す図である。図１１（Ａ）および（Ｂ）には、スタータジェネレータ１６の概略図Ｘに示したロータ４１の回転角において、スタータジェネレータ１６を発電状態に制御したときの状況が示されている。なお、スタータジェネレータ１６の概略図Ｘにおいて、矢印αはロータ４１の回転方向を示し、矢印βはモータトルクの発生方向を示している。

図１１（Ａ）に示すように、図示するロータ４１の回転角においては、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４，Ｓ６がオフ状態に制御され、スイッチング素子Ｓ５のみがオン状態に制御され、ステータコイルＣｕ，Ｃｖに電流を環流させる回路が形成される。そして、矢印で示すように、ステータコイルＣｕ，Ｃｖには、ロータ４１の磁力に反発する方向に電流が流れてエネルギーが蓄積される。その後、図１１（Ｂ）に示すように、全てのスイッチング素子Ｓ１～Ｓ６がオフ状態に制御されると、矢印で示すように、ステータコイルＣｕ，Ｃｖに蓄えられたエネルギーが解放され、電流がダイオードＤ６，Ｄ１を経てリチウムイオンバッテリ５１の正極端子５１ａに流れ込む。つまり、スタータジェネレータ１６からリチウムイオンバッテリ５１に電力が供給される。

このように、スタータジェネレータ１６が発電状態に制御されると、スタータジェネレータ１６からリチウムイオンバッテリ５１等に電力が供給され、矢印βで示すように、ロータ４１には回転方向とは逆方向の制動トルクが作用する。つまり、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態等の発電状態（第１制動状態）に制御することにより、リチウムイオンバッテリ５１に電力が供給され且つエンジン１２に制動トルクが出力される。

［インバータ制御（逆トルク駆動状態）］
図１２はインバータ４２によるスタータジェネレータ１６の制御状況の一例を示す図である。図１２には、スタータジェネレータ１６の概略図Ｘに示したロータ４１の回転角において、スタータジェネレータ１６を逆トルク駆動状態に制御したときの状況が示されている。なお、スタータジェネレータ１６の概略図Ｘにおいて、矢印αはロータ４１の回転方向を示し、矢印βはモータトルクの発生方向を示している。

図１２に示すように、図示するロータ４１の回転角においては、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ６がオフ状態に制御され、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ５がオン状態に制御される。これにより、リチウムイオンバッテリ５１の正極端子５１ａから流れる電流は、スイッチング素子Ｓ５、ステータコイルＣｖ、ステータコイルＣｕおよびスイッチング素子Ｓ２を経て、リチウムイオンバッテリ５１の負極端子５１ｂに流れる。つまり、スタータジェネレータ１６によってリチウムイオンバッテリ５１の電力が消費される。また、スタータジェネレータ１６の概略図Ｘに示すように、ステータコイルＣｕが巻かれるティースはＳ極になり、ステータコイルＣｖが巻かれるティースはＮ極になる。このため、矢印βで示すように、ロータ４１には回転方向とは逆方向の制動トルクが作用する。

このように、スタータジェネレータ１６が逆トルク駆動状態に制御されると、スタータジェネレータ１６によってリチウムイオンバッテリ５１等の電力が消費され、矢印βで示すように、ロータ４１には回転方向とは逆方向の制動トルクが作用する。つまり、スタータジェネレータ１６を逆トルク駆動状態（第２制動状態）に制御することにより、リチウムイオンバッテリ５１の電力が消費され且つエンジン１２に制動トルクが出力される。

［インバータ制御（力行状態）］
図１３はインバータ４２によるスタータジェネレータ１６の制御状況の一例を示す図である。図１３には、スタータジェネレータ１６の概略図Ｘに示したロータ４１の回転角において、スタータジェネレータ１６を力行状態に制御したときの状況が示されている。なお、スタータジェネレータ１６の概略図Ｘにおいて、矢印αはロータ４１の回転方向を示し、矢印βはモータトルクの発生方向を示している。

図１３に示すように、図示するロータ４１の回転角においては、スイッチング素子Ｓ２～Ｓ５がオフ状態に制御され、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ６がオン状態に制御される。これにより、リチウムイオンバッテリ５１の正極端子５１ａから流れる電流は、スイッチング素子Ｓ１、ステータコイルＣｕ、ステータコイルＣｖおよびスイッチング素子Ｓ６を経て、リチウムイオンバッテリ５１の負極端子５１ｂに流れる。つまり、スタータジェネレータ１６によってリチウムイオンバッテリ５１の電力が消費される。また、スタータジェネレータ１６の概略図Ｘに示すように、ステータコイルＣｕが巻かれるティースはＮ極になり、ステータコイルＣｖが巻かれるティースはＳ極になる。このため、矢印βで示すように、ロータ４１には回転方向と同方向の力行トルクが作用する。

このように、スタータジェネレータ１６が力行状態に制御されると、スタータジェネレータ１６によってリチウムイオンバッテリ５１等の電力が消費され、矢印βで示すように、ロータ４１には回転方向と同方向の力行トルクが作用する。つまり、スタータジェネレータ１６を力行状態に制御することにより、リチウムイオンバッテリ５１の電力が消費され且つエンジン１２に力行トルクが出力される。

［エンジン暖機制御の実行手順（実施形態１：フローチャート）］
続いて、前述したエンジン始動後の暖機制御について詳細に説明する。図１４および図１５はエンジン暖機制御の実行手順（実施形態１）の一例を示すフローチャートである。図１４および図１５に示したフローチャートにおいては、符号Ａ～Ｃを付した箇所で互いに接続されている。また、図１６（Ａ）はスタータジェネレータ１６を逆トルク駆動状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図であり、図１６（Ｂ）はスタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。

図１４に示すように、ステップＳ１０では、エンジン初始動制御によるエンジン始動が完了したか否かが判定される。ステップＳ１０において、エンジン始動が完了したと判定された場合には、ステップＳ１１に進み、エンジン１２の冷却水温Ｔｅｎｇが所定の温度閾値Ｔａ以下であるか否かが判定される。ステップＳ１１において、冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａを上回る場合には、既にエンジン１２や触媒コンバータ３８の温度が高いことから、エンジン１２の暖機運転を行うことなくルーチンを抜ける。一方、ステップＳ１１において、冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａ以下である場合には、ステップＳ１２に進み、エンジン１２の暖機運転が実行される。この暖機運転においては、エンジン１２のアイドリング運転時に比べて、吸入空気量を増加させるようにスロットルバルブ３２が制御され、燃料噴射量を増加させるようにインジェクタ３３が制御され、点火時期を遅角させるように点火装置３４が制御される。なお、エンジン１２のアイドリング運転時とは、暖機終了後のエンジン１２をアイドリング状態で運転させるとき、つまりアクセル操作を行わずにエンジン１２を一定の回転速度で無負荷運転させるときを意味している。

このように、エンジン１２の暖機運転において、吸入空気量および燃料噴射量を増やすことにより、エンジン１２および触媒コンバータ３８を早期に暖めることができる。また、エンジン１２の暖機運転において、点火時期を遅角させる点火リタード制御を実行することにより、暖機運転中のエンジントルクを下げることができ、吸入空気量および燃料噴射量を増やすことができるため、エンジン１２および触媒コンバータ３８をより早期に暖めることができる。さらに、エンジン１２の暖機運転において、点火時期を遅角させる点火リタード制御を実行することにより、排気ポートに流れる排出ガスの温度を高めることができ、触媒コンバータ３８を早期に暖めることができる。

続いて、図１５に示したステップＳ１３に進み、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが、所定の上側切替値（閾値）ＳＨ以上であるか否かが判定される。ステップＳ１３において、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが上側切替値ＳＨ以上であると判定された場合、つまりリチウムイオンバッテリ５１の充電が困難である場合には、ステップＳ１４に進み、スタータジェネレータ１６が逆トルク駆動状態に制御される。図１６（Ａ）に示すように、スタータジェネレータ１６を逆トルク駆動状態に制御することにより、スタータジェネレータ１６によってリチウムイオンバッテリ５１の電力を消費しながら、スタータジェネレータ１６によって暖機運転中のエンジン１２に制動トルクを与えることができる。これにより、暖機運転におけるエンジン回転数の上昇を抑制することができるため、乗員に違和感を与えることなく吸入空気量や燃料噴射量を増やすことができ、エンジン１２や触媒コンバータ３８を素早く暖めることができる。

このように、エンジン１２の暖機運転が実行されると、図１５に示したステップＳ１５に進み、冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａ以下であるか否かが判定される。ステップＳ１５において、冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａを上回ると判定された場合、つまりエンジン１２や触媒コンバータ３８が十分に暖められた場合には、ステップＳ１６に進み、エンジン１２の暖機運転を終了させ、ステップＳ１７に進み、スタータジェネレータ１６の通常制御が実行される。つまり、エンジン１２の暖機運転が終了した後には、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣ等に基づき、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態や発電休止状態に制御される。

また、ステップＳ１５において、冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａ以下であると判定された場合、つまりエンジン１２や触媒コンバータ３８が十分に暖まっていない場合には、エンジン１２の暖機運転を継続するため、ステップＳ１８に進み、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが上側切替値ＳＨよりも低い下側切替値ＳＬを下回るか否かが判定される。ステップＳ１８において、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが下側切替値ＳＬ以上であると判定された場合には、リチウムイオンバッテリ５１の放電を継続することができるため、ステップＳ１４に進み、スタータジェネレータ１６の逆トルク駆動状態が継続される。

一方、ステップＳ１８において、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが下側切替値ＳＬを下回ると判定された場合には、リチウムイオンバッテリ５１の放電を継続することが困難であるため、ステップＳ１９に進み、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に切り替えられる。図１６（Ｂ）に示すように、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御することにより、スタータジェネレータ１６によってリチウムイオンバッテリ５１を充電しながら、スタータジェネレータ１６によって暖機運転中のエンジン１２に制動トルクを与えることができる。これにより、暖機運転におけるエンジン回転数の上昇を抑制することができるため、乗員に違和感を与えることなく吸入空気量や燃料噴射量を増やすことができ、エンジン１２や触媒コンバータ３８を素早く暖めることができる。

このように、エンジン１２の暖機運転が実行されると、図１５に示したステップＳ２０に進み、冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａ以下であるか否かが判定される。ステップＳ２０において、冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａを上回ると判定された場合、つまりエンジン１２や触媒コンバータ３８が十分に暖められた場合には、ステップＳ１６に進み、エンジン１２の暖機運転を終了させ、ステップＳ１７に進み、スタータジェネレータ１６の通常制御が実行される。

また、ステップＳ２０において、冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａ以下であると判定された場合、つまりエンジン１２や触媒コンバータ３８が十分に暖まっていない場合には、エンジン１２の暖機運転を継続するため、ステップＳ２１に進み、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが上側切替値ＳＨを上回るか否かが判定される。ステップＳ２１において、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが上側切替値ＳＨ以下であると判定された場合には、リチウムイオンバッテリ５１の充電を継続することができるため、ステップＳ１９に進み、スタータジェネレータ１６の燃焼発電状態が継続される。

一方、ステップＳ２１において、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが上側切替値ＳＨを上回ると判定された場合には、リチウムイオンバッテリ５１の充電を継続することが困難であるため、ステップＳ１４に進み、スタータジェネレータ１６が逆トルク駆動状態に切り替えられる。このように、スタータジェネレータ１６を逆トルク駆動状態に制御することにより、スタータジェネレータ１６によってリチウムイオンバッテリ５１を放電させながら、スタータジェネレータ１６によって暖機運転中のエンジン１２に制動トルクを与え続けることができる。

これまで説明したように、エンジン１２の暖機運転が実行される場合に、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが上側切替値（閾値）ＳＨよりも低いときには、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態（第１制動状態）に制御される。一方、エンジン１２の暖機運転が実行される場合に、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが上側切替値ＳＨよりも高いときには、スタータジェネレータ１６が逆トルク駆動状態（第２制動状態）に制御される。このように、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣに基づいて、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態または逆トルク駆動状態に制御したので、ＳＯＣに応じて充電や放電が制限されるリチウムイオンバッテリ５１の影響を受けることなく、エンジン１２の暖機運転中にスタータジェネレータ１６を用いてエンジン回転数の過度な上昇を抑えることができる。これにより、乗員に違和感を与えることなく暖機運転中の吸入空気量や燃料噴射量を増やすことができ、エンジン１２や触媒コンバータ３８を素早く暖めることができる。

また、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御された状態のもとで、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが上側切替値ＳＨまで上昇したときには、リチウムイオンバッテリ５１の充電が制限されるため、図１６（Ａ）に示すように、スタータジェネレータ１６が逆トルク駆動状態に切り替えられる。さらに、スタータジェネレータ１６が逆トルク駆動状態に制御された状態のもとで、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが下側切替値ＳＬまで低下したときには、リチウムイオンバッテリ５１の放電が制限されるため、図１６（Ｂ）に示すように、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に切り替えられる。

すなわち、スタータジェネレータ１６の逆トルク駆動状態と燃焼発電状態とを交互に繰り返すことにより、暖機運転の全期間に渡ってリチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣを所定範囲に収めることができる。これにより、ＳＯＣに応じて充電や放電が制限されるリチウムイオンバッテリ５１の影響を受けることなく、暖機運転の全期間に渡ってスタータジェネレータ１６からエンジン１２に制動トルクを与え続けることができる。これにより、乗員に違和感を与えることなく暖機運転中の吸入空気量や燃料噴射量を増やすことができ、エンジン１２や触媒コンバータ３８を素早く暖めることができる。

また、図１６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態と逆トルク駆動状態とに制御する場合には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオン状態に制御されている。これにより、暖機運転中においても電気機器群６４に対してリチウムイオンバッテリ５１やスタータジェネレータ１６を接続することができ、電気機器群６４の電源を安定させることができる。

［エンジン暖機制御の実行手順（実施形態１：タイミングチャート）］
図１７はエンジン暖機制御の実行手順（実施形態１）の一例を示すタイミングチャートである。図１７に時刻ｔ１で示すように、スタータモータ４４等によってエンジン１２が始動されると（符号ａ１）、エンジン１２の暖機運転を開始するため、吸入空気量を増加させる吸気増量制御が実行され（符号ｂ１）、燃料噴射量を増加させる燃料増量制御が実行され（符号ｃ１）、点火時期を遅らせる点火リタード制御が実行される（符号ｄ１）。このとき、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣは上側切替値ＳＨを下回るため（符号ｅ１）、スタータジェネレータ１６は制動トルクを出力する燃焼発電状態に制御され（符号ｆ１）、燃焼発電状態のスタータジェネレータ１６によってエンジン負荷が高められる。

続いて、時刻ｔ２で示すように、燃焼発電状態のスタータジェネレータ１６によってリチウムイオンバッテリ５１が充電され、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが上側切替値ＳＨまで上昇すると（符号ｅ２）、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態から逆トルク駆動状態に切り替えられる（符号ｆ２）。このように、スタータジェネレータ１６は制動トルクを出力する逆トルク駆動状態に制御され（符号ｆ２）、逆トルク駆動状態のスタータジェネレータ１６によってエンジン負荷が高められる。そして、時刻ｔ３で示すように、逆トルク駆動状態のスタータジェネレータ１６によって電力が消費され、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが下側切替値ＳＬまで低下すると（符号ｅ３）、スタータジェネレータ１６が逆トルク駆動状態から燃焼発電状態に切り替えられる（符号ｆ３）。

このように、エンジン１２の暖機運転が継続され、時刻ｔ４で示すように、エンジン１２の冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａまで上昇すると（符号ｇ１）、エンジン１２の暖機運転を終了させるため、吸入空気量を増加させる吸気増量制御が停止され（符号ｂ２）、燃料噴射量を増加させる燃料増量制御が停止され（符号ｃ２）、点火時期を遅らせる点火リタード制御が停止される（符号ｄ２）。そして、スタータジェネレータ１６は発電休止状態に制御される（符号ｆ４）。

前述したように、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣに基づいて、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態または逆トルク駆動状態に制御することにより、暖機運転の全期間に渡って、スタータジェネレータ１６から制動トルクを出力することができ、スタータジェネレータ１６によってエンジン回転数の過度な上昇を抑えることができる。これにより、乗員に違和感を与えることなく暖機運転中の吸入空気量や燃料噴射量を増やすことができ、エンジン１２や触媒コンバータ３８を素早く暖めることができる。なお、図示する例では、暖機運転終了後に、スタータジェネレータ１６を発電休止状態に制御しているが、これに限られることはなく、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態等に制御しても良い。

［エンジン暖機制御の実行手順（実施形態２：フローチャート）］
前述の説明では、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが、下側切替値ＳＬを下回ってから上側切替値ＳＨを上回るまでは、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御しており、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが、上側切替値ＳＨを上回ってから下側切替値ＳＬを下回るまでは、スタータジェネレータ１６を逆トルク駆動状態に制御しているが、これに限られることはない。例えば、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが所定の蓄電閾値Ｓ１を下回る場合に、暖機運転の全期間に渡ってスタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御し、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが所定の蓄電閾値Ｓ１を上回る場合に、暖機運転の全期間に渡ってスタータジェネレータ１６を逆トルク駆動状態に制御しても良い。

ここで、図１８はエンジン暖機制御の実行手順（実施形態２）の一例を示すフローチャートである。図１８に示すように、ステップＳ３０では、エンジン初始動制御によるエンジン始動が完了したか否かが判定される。ステップＳ３０において、エンジン始動が完了したと判定された場合には、ステップＳ３１に進み、エンジン１２の冷却水温Ｔｅｎｇが所定の温度閾値Ｔａ以下であるか否かが判定される。ステップＳ３１において、冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａを上回る場合には、既にエンジン１２や触媒コンバータ３８の温度が高いことから、エンジン１２の暖機運転を行うことなくルーチンを抜ける。一方、ステップＳ３１において、冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａ以下である場合には、ステップＳ３２に進み、エンジン１２の暖機運転が実行される。この暖機運転時には、エンジン１２のアイドリング運転時に比べて、吸入空気量を増加させるようにスロットルバルブ３２が制御され、燃料噴射量を増加させるようにインジェクタ３３が制御され、点火時期を遅角させるように点火装置３４が制御される。このように、エンジン１２の暖機運転においては、吸入空気量および燃料噴射量が増やされるため、エンジン１２および触媒コンバータ３８を早期に暖めることができる。また、エンジン１２の暖機運転においては、点火時期を遅らせる点火リタード制御を実行することにより、排気ポートに流れる排出ガスの温度を高めることができ、触媒コンバータ３８を早期に暖めることができる。

続いて、ステップＳ３３に進み、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが、所定の蓄電閾値（閾値）Ｓ１を下回るか否かが判定される。ステップＳ３３において、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが蓄電閾値Ｓ１を下回ると判定された場合、つまりリチウムイオンバッテリ５１の充電が許容される場合には、ステップＳ３４に進み、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態に制御される。このように、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御することにより、スタータジェネレータ１６によってリチウムイオンバッテリ５１を充電しながら、スタータジェネレータ１６によって暖機運転中のエンジン１２に制動トルクを与えることができる。これにより、暖機運転中におけるエンジン回転数の上昇を抑制することができるため、乗員に違和感を与えることなく吸入空気量や燃料噴射量を増やすことができ、エンジン１２や触媒コンバータ３８を素早く暖めることができる。

このように、エンジン１２の暖機運転が実行されると、ステップＳ３５に進み、冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａを上回るか否かが判定される。ステップＳ３５において、冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａ以下であると判定された場合、つまりエンジン１２や触媒コンバータ３８が十分に暖まっていない場合には、エンジン１２の暖機運転を継続するため、ステップＳ３４に進み、スタータジェネレータ１６の燃焼発電状態が継続される。一方、ステップＳ３５において、冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａを上回ると判定された場合、つまりエンジン１２や触媒コンバータ３８が十分に暖められた場合には、ステップＳ３６に進み、エンジン１２の暖機運転を終了させ、ステップＳ３７に進み、スタータジェネレータ１６の通常制御が実行される。つまり、エンジン１２の暖機運転が終了した後には、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣ等に基づきスタータジェネレータ１６が燃焼発電状態や発電休止状態に制御される。

一方、ステップＳ３３において、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが蓄電閾値Ｓ１以上であると判定された場合、つまりリチウムイオンバッテリ５１の放電が許容される場合には、ステップＳ３８に進み、スタータジェネレータ１６が逆トルク駆動状態に制御される。このように、スタータジェネレータ１６を逆トルク駆動状態に制御することにより、スタータジェネレータ１６によってリチウムイオンバッテリ５１の電力を消費しながら、スタータジェネレータ１６によって暖機運転中のエンジン１２に制動トルクを与えることができる。これにより、暖機運転中におけるエンジン回転数の上昇を抑制することができるため、乗員に違和感を与えることなく吸入空気量や燃料噴射量を増やすことができ、エンジン１２や触媒コンバータ３８を素早く暖めることができる。

このように、エンジン１２の暖機運転が実行されると、ステップＳ３９に進み、冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａを上回るか否かが判定される。ステップＳ３９において、冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａ以下であると判定された場合、つまりエンジン１２や触媒コンバータ３８が十分に暖まっていない場合には、エンジン１２の暖機運転を継続するため、ステップＳ３８に進み、スタータジェネレータ１６の逆トルク駆動状態が継続される。一方、ステップＳ３９において、冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａを上回ると判定された場合、つまりエンジン１２や触媒コンバータ３８が十分に暖められた場合には、ステップＳ３６に進み、エンジン１２の暖機運転を終了させ、ステップＳ３７に進み、スタータジェネレータ１６の通常制御が実行される。

これまで説明したように、エンジン１２の暖機運転が実行される場合に、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが蓄電閾値（閾値）Ｓ１よりも低いときには、スタータジェネレータ１６が燃焼発電状態（第１制動状態）に制御される。一方、エンジン１２の暖機運転が実行される場合に、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが蓄電閾値Ｓ１よりも高いときには、スタータジェネレータ１６が逆トルク駆動状態（第２制動状態）に制御される。このように、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣに基づいて、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態または逆トルク駆動状態に制御したので、ＳＯＣに応じて充電や放電が制限されるリチウムイオンバッテリ５１の影響を受けることなく、エンジン１２の暖機運転中にスタータジェネレータ１６を用いてエンジン回転数の過度な上昇を抑えることができる。これにより、乗員に違和感を与えることなく暖機運転中の吸入空気量や燃料噴射量を増やすことができ、エンジン１２や触媒コンバータ３８を素早く暖めることができる。

［エンジン暖機制御の実行手順（実施形態２：タイミングチャート）］
図１９および図２０は、エンジン暖機制御の実行手順（実施形態２）の一例を示すタイミングチャートである。図１９にはスタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御する状況が示されており、図２０にはスタータジェネレータ１６を逆トルク駆動状態に制御する状況が示されている。

図１９に時刻ｔ１ａで示すように、スタータモータ４４等によってエンジン１２が始動されると（符号ａ１）、エンジン１２の暖機運転を開始するため、吸入空気量を増加させる吸気増量制御が実行され（符号ｂ１）、燃料噴射量を増加させる燃料増量制御が実行され（符号ｃ１）、点火時期を遅らせる点火リタード制御が実行される（符号ｄ１）。このとき、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣは蓄電閾値Ｓ１を下回るため（符号ｅ１）、スタータジェネレータ１６は制動トルクを出力する燃焼発電状態に制御され（符号ｆ１）、燃焼発電状態のスタータジェネレータ１６によってエンジン負荷が高められる。

続いて、時刻ｔ２ａで示すように、スタータジェネレータ１６によってエンジン負荷を高めつつエンジン１２の暖機運転が継続され、エンジン１２の冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａまで上昇すると（符号ｇ１）、エンジン１２の暖機運転を終了させるため、吸入空気量を増加させる吸気増量制御が停止され（符号ｂ２）、燃料噴射量を増加させる燃料増量制御が停止され（符号ｃ２）、点火時期を遅らせる点火リタード制御が停止される（符号ｄ２）。そして、スタータジェネレータ１６は発電休止状態に制御される（符号ｆ２）。

このように、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが蓄電閾値Ｓ１よりも低い場合には、暖機運転の全期間に渡ってスタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御しても良い。この場合であっても、スタータジェネレータ１６によってエンジン回転数の過度な上昇を抑えることができるため、乗員に違和感を与えることなく暖機運転中の吸入空気量や燃料噴射量を増やすことができ、エンジン１２や触媒コンバータ３８を素早く暖めることができる。なお、図示する例では、暖機運転終了後に、スタータジェネレータ１６を発電休止状態に制御しているが、これに限られることはなく、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態等に制御しても良い。

次いで、図２０に時刻ｔ１ｂで示すように、スタータモータ４４等によってエンジン１２が始動されると（符号ａ１）、エンジン１２の暖機運転を開始するため、吸入空気量を増加させる吸気増量制御が実行され（符号ｂ１）、燃料噴射量を増加させる燃料増量制御が実行され（符号ｃ１）、点火時期を遅らせる点火リタード制御が実行される（符号ｄ１）。このとき、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣは蓄電閾値Ｓ１を上回るため（符号ｅ１）、スタータジェネレータ１６は制動トルクを出力する逆トルク駆動状態に制御され（符号ｆ１）、逆トルク駆動状態のスタータジェネレータ１６によってエンジン負荷が高められる。

続いて、時刻ｔ２ｂで示すように、スタータジェネレータ１６によってエンジン負荷を高めつつエンジン１２の暖機運転が継続され、エンジン１２の冷却水温Ｔｅｎｇが温度閾値Ｔａまで上昇すると（符号ｇ１）、エンジン１２の暖機運転を終了させるため、吸入空気量を増加させる吸気増量制御が停止され（符号ｂ２）、燃料噴射量を増加させる燃料増量制御が停止され（符号ｃ２）、点火時期を遅らせる点火リタード制御が停止される（符号ｄ２）。そして、スタータジェネレータ１６は発電休止状態に制御される（符号ｆ２）。

このように、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣが蓄電閾値Ｓ１よりも高い場合には、暖機運転の全期間に渡ってスタータジェネレータ１６を逆トルク駆動状態に制御しても良い。この場合であっても、スタータジェネレータ１６によってエンジン回転数の過度な上昇を抑えることができるため、乗員に違和感を与えることなく暖機運転中の吸入空気量や燃料噴射量を増やすことができ、エンジン１２や触媒コンバータ３８を素早く暖めることができる。なお、図示する例では、暖機運転終了後に、スタータジェネレータ１６を発電休止状態に制御しているが、これに限られることはなく、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態等に制御しても良い。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明（実施形態１）では、燃焼発電状態または逆トルク駆動状態を判定するため、エンジン１２の暖機運転が開始される際に、リチウムイオンバッテリ５１のＳＯＣを閾値である上側切替値ＳＨと比較判定しているが、これに限られることはない。例えば、上側切替値ＳＨとは別の閾値Ｓａを設定することにより、エンジン１２の暖機運転が開始される際に、ＳＯＣが閾値Ｓａを下回る場合にはスタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御し、ＳＯＣが閾値Ｓａを上回る場合にはスタータジェネレータ１６を逆トルク駆動状態に制御しても良い。

前述の説明では、エンジン１２の冷却水温Ｔｅｎｇに基づいて暖機運転を実行するか否かを判定しているが、これに限られることはなく、他の温度を用いて暖機運転を実行するか否かを判定しても良い。例えば、触媒コンバータ３８の温度に基づいて暖機運転を実行するか否かを判定しても良い。また、前述の説明では、エンジン１２に連結されるモータジェネレータとして、クランク軸１４にベルト機構１５を介して連結されるスタータジェネレータ１６を挙げているが、これに限られることはなく、クランク軸１４に対して直に連結されるモータジェネレータであっても良い。

前述の説明では、電源回路５０に２つの蓄電体が設けられているが、これに限られることはなく、電源回路５０に１つの蓄電体だけが設けられていても良い。また、第１蓄電体（蓄電体）としてリチウムイオンバッテリ５１を採用しているが、これに限られることはなく、第１蓄電体（蓄電体）として他の種類のバッテリやキャパシタを採用しても良い。また、第２蓄電体として鉛バッテリ５２を採用しているが、これに限られることはなく、第２蓄電体として他の種類のバッテリやキャパシタを採用しても良い。また、図示する例では、リチウムイオンバッテリ５１の正極ライン５４にスイッチＳＷ２を設けているが、これに限られることはない。例えば、図２に一点鎖線で示すように、リチウムイオンバッテリ５１の負極ライン５９にスイッチＳＷ２を設けても良い。また、前述の説明では、メインコントローラ８０に、各種制御部８１～８６を設けているが、これに限られることはない。他の制御ユニットに、各種制御部８１～８６の一部や全部を設けても良い。

１０ 車両用制御装置
１１ 車両
１２ エンジン
１６ スタータジェネレータ（モータジェネレータ）
５１ リチウムイオンバッテリ（蓄電体，第１蓄電体）
５２ 鉛バッテリ（第２蓄電体）
５６ 正極ライン（通電径路）
６３ 電気機器
７１ 第１電源系
７２ 第２電源系
８２ ＩＳＧ制御部（モータ制御部）
８６ 暖機制御部
ＳＷ１ 第１スイッチ（スイッチ）
ＳＨ 上側切替値（閾値）
ＳＬ 下側切替値
Ｓ１ 蓄電閾値（閾値）

Claims (5)

1. 車両に搭載される車両用制御装置であって、
   エンジンに連結されるモータジェネレータと、
   前記モータジェネレータに接続される蓄電体と、
   エンジン始動後に前記エンジンの暖機運転を実行する暖機制御部と、
   前記モータジェネレータを、前記蓄電体に電力を供給し且つ前記エンジンに制動トルクを出力する第１制動状態と、前記蓄電体の電力を消費し且つ前記エンジンに制動トルクを出力する第２制動状態と、に制御するモータ制御部と、
   を有し、
   前記第１制動状態は、前記モータジェネレータから前記蓄電体に電力を供給し且つ前記モータジェネレータから前記エンジンに制動トルクを出力する状態であり、
   前記第２制動状態は、前記モータジェネレータによって前記蓄電体の電力を消費し且つ前記モータジェネレータから前記エンジンに制動トルクを出力する状態であり、
   前記モータ制御部は、前記エンジンの暖機運転が実行される場合に、前記蓄電体のＳＯＣが閾値よりも低いときには、前記モータジェネレータを前記第１制動状態に制御する一方、前記蓄電体のＳＯＣが前記閾値よりも高いときには、前記モータジェネレータを前記第２制動状態に制御する、
   車両用制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用制御装置において、
   前記モータ制御部は、
   前記モータジェネレータを前記第１制動状態に制御した状態のもとで、前記蓄電体のＳＯＣが上側切替値まで上昇したときには、前記モータジェネレータを前記第２制動状態に制御する一方、
   前記モータジェネレータを前記第２制動状態に制御した状態のもとで、前記蓄電体のＳＯＣが前記上側切替値よりも低い下側切替値まで低下したときには、前記モータジェネレータを前記第１制動状態に制御する、
   車両用制御装置。
3. 請求項２に記載の車両用制御装置において、
   前記上側切替値は、前記閾値である、
   車両用制御装置。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記暖機制御部は、前記エンジンの暖機運転を実行する場合に、
   前記エンジンの燃料噴射量をアイドリング運転時の燃料噴射量よりも増加させ、
   前記エンジンの吸入空気量をアイドリング運転時の吸入空気量よりも増加させ、
   前記エンジンの点火時期をアイドリング運転時の点火時期よりも遅角させる、
   車両用制御装置。
5. 請求項１～４の何れか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記モータジェネレータと、前記蓄電体としての第１蓄電体と、を備える第１電源系と、
   前記第１蓄電体よりも内部抵抗の大きな第２蓄電体と、前記第２蓄電体に接続される電気機器と、を備える第２電源系と、
   前記第１電源系と前記第２電源系との間に設けられ、前記第１蓄電体と前記第２蓄電体とを並列接続する通電径路と、
   前記通電径路に設けられ、前記第１電源系と前記第２電源系とを接続するオン状態と、
   前記第１電源系と前記第２電源系とを切り離すオフ状態と、に制御されるスイッチと、
   を有し、
   前記モータジェネレータが前記第１制動状態に制御された場合と、前記モータジェネレータが前記第２制動状態に制御された場合との双方において、前記スイッチはオン状態に制御される、
   車両用制御装置。

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