JPWO2013030971A1 - ハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

ハイブリッド車両（１００）は、エンジン（１６０）と、エンジン（１６０）の回転速度の制御を行なうことが可能なモータジェネレータ（１３０）と、エンジン（１６０）の点火時期を制御するためのＥＣＵ（３００）とを備える。ＥＣＵ（３００）は、エンジン（１６０）の回転速度がモータジェネレータ（１３０）によって制御されていない場合には、エンジン（１６０）の回転速度がモータジェネレータ（１３０）によって制御されている場合に比べて、エンジン（１６０）始動時の点火時期を、より進角側へ変更する。

Description

本発明は、ハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法に関し、より特定的には、ハイブリッド車両におけるエンジン始動制御に関する。

近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。そして、これらの車両に搭載される蓄電装置を発電効率の高い商用電源により充電する技術が提案されている。

このうち、ハイブリッド自動車は、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて回転電機により生成される駆動力と、内燃機関（たとえば、エンジン）により生成される駆動力とを用いて走行する。ハイブリッド自動車においては、アイドリング中にエンジンを停止したり、電気自動車のように回転電機により生成される駆動力のみを用いて、エンジンを停止した状態で走行したりすることができる機能を有する場合がある。このような場合、燃費の悪化を抑制するために、エンジンを再始動する条件を適切に設定することが必要とされる。

特開２００９−０６１８６９号公報（特許文献１）は、エンジンとモータとを備えるハイブリッド車両において、モータのモータリングによりエンジンを始動する際に、エンジンの始動開始から所定時間はノッキングの判定結果をマスクして、エンジンが完爆に至っているか否かの運転状態に応じた点火時期でエンジンを制御し、エンジンの始動開始から所定時間が経過した後は、エンジンの運転状態とノッキング判定結果に応じた点火時期でエンジンを制御する構成を開示する。

特開２００９−０６１８６９号公報 特開２００８−２８４９０９号公報 特開２００９−０９５１６１号公報 特開２０１０−０１２９０２号公報

ハイブリッド車両においては、エンジンと回転電機とが協調的に制御されて走行駆動力が出力される。そして、回転電機によってエンジンの回転速度が制御される場合がある。

ハイブリッド車両は、ユーザからの要求トルクや蓄電装置の充電状態（State of Charge：ＳＯＣ）に応じて、走行中あるいは停車中にエンジンの停止および再始動が行なわれるものがある。そして、エンジン再始動の際に、回転電機によってエンジンの回転速度が制御される場合とされない場合とでは、エンジンに加えられる負荷状態が変化し得る。そうすると、エンジンの回転速度が制御されない場合には、低負荷であるために、始動直後のエンジン回転速度が急激に増大するおそれがある。

逆に、低負荷時の回転速度の急増を抑制するように点火時期等の始動条件を設定した場合には、回転電機によるエンジンの回転制御で負荷がやや高くなった場合には、エンジンのトルク不足によってノッキング等が生じるおそれがある。

これらによって、不要なエンジンの回転上昇による燃費が悪化したり、エンジン音の上昇や振動によるドライバビリティの悪化が生じたりする可能性がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ハイブリッド車両において、エンジン始動時のエンジンの負荷変動に起因する運転性能の悪化を抑制することである。

本発明によるハイブリッド車両は、エンジンと、エンジンの回転速度の制御を行なうことが可能な回転電機と、エンジンの点火時期を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、エンジンの回転速度が回転電機によって制御されているか否かに応じて、エンジン始動時の点火時期を変更する。

好ましくは、制御装置は、エンジンの回転速度が回転電機により制御されていない場合には、エンジンの回転速度が回転電機により制御されている場合に比べて、エンジン始動時の点火時期を、より遅角側に設定する。

好ましくは、制御装置は、エンジン始動時に、エンジンの点火時期を所定の遅角量で所定時間継続した後に、エンジンの定常運転における点火時期まで所定の復帰レートで進角方向に点火時期を復帰させる。制御装置は、エンジンの回転速度が回転電機によって制御されているか否かに応じて所定時間を変更する。

好ましくは、制御装置は、エンジンの回転速度が回転電機により制御されていない場合には、エンジンの回転速度が回転電機により制御されている場合に比べて、所定時間を長く設定する。

好ましくは、制御装置は、エンジンの回転速度が回転電機により制御されていない場合には、所定時間を長く設定することに加えて、所定の復帰レートを小さく設定することにより定常運転における点火時期までより緩やかに復帰させる。

好ましくは、制御装置は、エンジン始動時に、エンジンの点火時期を所定の遅角量で所定時間継続した後に、エンジンの定常運転における点火時期まで所定の復帰レートで進角方向に点火時期を復帰させる。制御装置は、エンジンの回転速度が回転電機によって制御されているか否かに応じて所定の復帰レートを変更する。

好ましくは、制御装置は、エンジンの回転速度が回転電機により制御されていない場合には、エンジンの回転速度が回転電機により制御されている場合に比べて、所定の復帰レートを小さく設定することにより定常運転における点火時期までより緩やかに復帰させる。

好ましくは、ハイブリッド車両は、回転電機による発電電力を充電することが可能な蓄電装置をさらに備える。回転電機は、エンジンの回転速度が回転電機により制御されている場合は、エンジンの運転によって発電する。制御装置は、エンジンの回転速度が回転電機により制御されている場合は、蓄電装置の充電状態に基づいて、エンジン始動時の点火時期の遅角レベルを変更する。

好ましくは、蓄電装置充電電力上限値は、蓄電装置の残存する電力量に応じて定められる。制御装置は、蓄電装置の充電電力上限値が小さいほど、エンジン始動時の点火時期の遅角レベルを大きく設定する。

本発明によるハイブリッド車両は、蓄電装置と、エンジンと、エンジンの回転速度の制御を行なうことが可能な第１の回転電機と、蓄電装置からの電力を用いて走行駆動力を発生する第２の回転電機と、エンジンの点火時期を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、エンジンの回転速度が第１の回転電機によって制御されているか否かに応じて、エンジン始動時の点火時期を変更する。

本発明によるハイブリッド車両の制御方法は、エンジンと、エンジンの回転速度の制御を行なうことが可能な回転電機とを含むハイブリッド車両についての制御方法である。制御方法は、エンジンの回転速度が回転電機によって制御されているか否かを判定するステップと、判定するステップによる判定結果に応じてエンジン始動時の点火時期を変更するステップとを備える。

本発明によれば、ハイブリッド車両において、エンジン始動時のエンジンの負荷変動に起因する運転性能の悪化を抑制することができる。

本実施の形態に従うハイブリッド車両の全体ブロック図である。 エンジンを始動する際の、エンジンおよびモータジェネレータのトルクおよび回転速度の関係を説明するための共線図である。 モータジェネレータによるエンジンの回転速度制御の有無による、エンジン始動直後のエンジンおよびモータジェネレータの回転速度の変化を説明するための共線図である。 モータジェネレータによるエンジンの回転速度制御が行なわれない場合における、本実施の形態に従う、エンジンの点火時期制御を説明するためのタイムチャートである。 モータジェネレータによるエンジンの回転速度制御が行なわれる場合における、本実施の形態に従う、エンジンの点火時期制御を説明するためのタイムチャートである。 本実施の形態において、ＥＣＵで実行されるエンジンの点火時期制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 本実施の形態の変形例において、ＥＣＵで実行される、蓄電装置の充電状態を考慮したエンジンの点火時期制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 蓄電装置のＳＯＣと充電電力上限値Ｗｉｎの関係の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本実施の形態に従うハイブリッド車両１００の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（System Main Relay：ＳＭＲ）１１５と、駆動装置であるＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０，１３５と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、内燃機関であるエンジン１６０と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを備える。また、ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２，１２３と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。

蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１を介してＰＣＵ１２０のコンバータ１２１に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０，１３５で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。

ＳＭＲ１１５に含まれるリレーは、一方端が蓄電装置１１０の正極端子および負極端子に結合され、他方端が電力線ＰＬ１，ＮＬ１に結合される。そして、ＳＭＲ１１５は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間での電力の供給と遮断とを切換える。

コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１，ＮＬ１と電力線ＰＬ２，ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。

インバータ１２２，１２３は、電力線ＰＬ２，ＮＬ１に並列に接続される。インバータ１２２，１２３は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２に基づいてそれぞれ制御され、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ１３０，１３５をそれぞれ駆動する。

コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１，ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２，ＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ２，ＮＬ１間の電圧変動を減少させる。

モータジェネレータ１３０，１３５は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。なお、以降の説明においては、モータジェネレータ１３０を「ＭＧ１」、モータジェネレータ１３５を「ＭＧ２」とも称する。

モータジェネレータ１３０，１３５の出力トルクは、減速機やプラネタリギヤに代表される動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。また、モータジェネレータ１３０，１３５は動力伝達ギヤ１４０を介してエンジン１６０とも結合される。そして、ＥＣＵ３００により、モータジェネレータ１３０，１３５およびエンジン１６０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１３０，１３５は、エンジン１６０の回転または駆動輪１５０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１１０を充電することができる。実施の形態１においては、モータジェネレータ１３５を専ら駆動輪１５０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１３０を専らエンジン１６０により駆動される発電機として用いるものとする。また、モータジェネレータ１３０は、エンジン１６０を始動する際には、エンジン１６０のクランク軸をクランキングするために用いられる。

モータジェネレータ１３０の出力軸は、動力伝達ギヤ１４０に含まれるプラネタリギヤ（図示せず）のサンギヤに結合される。モータジェネレータ１３５の出力軸は減速機を介してプラネタリギヤのリングギヤに結合される。また、エンジン１６０の出力軸はプラネタリギヤのプラネタリキャリアに結合される。

なお、図１においては、モータジェネレータが２つ設けられる構成が例として示されるが、エンジン１６０の回転速度を制御することが可能なモータジェネレータを備える構成であれば、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータが１つの場合、あるいは２つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。

モータジェネレータ１３０，１３５には、モータジェネレータ１３０，１３５の回転角θ１，θ２を検出するための回転角センサ１７０，１７５がそれぞれ設けられる。ＥＣＵ３００は、検出された回転角θ１，θ２の基づいて、モータジェネレータ１３０，１３５の回転速度や角速度を演算する。

ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に備えられる電圧センサ，電流センサ（いずれも図示せず）からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値に基づいて、蓄電装置１１０のＳＯＣを演算する。

ＥＣＵ３００は、ユーザによるアクセルペダル（図示せず）の操作量に基づいて算出される要求トルクＴＲにより、コンバータ１２１およびインバータ１２２，１２３の制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２ならびにエンジン１６０の制御信号ＤＲＶを生成する。

また、ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０のＳＯＣや要求トルクＴＲに応じて、エンジン１６０の停止／再始動を実行する。ＥＣＵ３００は、エンジン１６０からエンジン１６０の回転速度Ｎｅを受ける。

ＥＣＵ３００は、ユーザ操作によって与えられるシステム起動信号ＩＧを受け、システム起動信号ＩＧがオンに設定されることに応じて、車両を走行可能状態とする。

なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、ＰＣＵ１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。

このような構成を有するハイブリッド車両１００においては、たとえば信号待ちなどで停車する場合や、低速運転時などでモータジェネレータ１３５による駆動トルクのみで走行が可能な場合などでは、エンジン１６０が停止される場合がある。そして、走行が再開されたり、より多くのトルクが要求されたりした場合、あるいは、蓄電装置１１０のＳＯＣが低下してモータジェネレータ１３０の発電電力で蓄電装置１１０を充電することが必要となった場合には、エンジン１６０が再始動される。

図２は、エンジン１６０を始動する際の、エンジン１６０およびモータジェネレータ１３０，１３５のトルクおよび回転速度の関係を説明するための共線図である。

図１および図２を参照して、図２の縦軸は、エンジン１６０およびモータジェネレータ１３０，１３５の回転速度が示される。Ｓ軸はサンギヤに接続されるモータジェネレータ１３０（ＭＧ１）の回転速度Ｎｍ１を示し、Ｃ軸はプラネタリキャリアに接続されるエンジン１６０の回転速度Ｎｅを示し、Ｒ軸はリングギヤに接続されるモータジェネレータ１３５（ＭＧ２）の回転速度Ｎｍ２を示す。そして、サンギヤとプラネタリキャリアとのギヤ比を１とした場合の、プラネタリキャリアとリングギヤのギヤ比がρで表わされる。

エンジン１６０が停止した状態でＭＧ２による走行駆動力で走行している場合の共線図が、図２中の実線Ｗ１０で示される。この場合は、ＭＧ２は、正トルクＴｍ２が出力されるように駆動され、これにより回転速度Ｎｍ２は正の値となる（点Ｐｒ０）。そして、エンジン１６０は停止しているため、エンジン１６０の回転速度Ｎｅはゼロであり（点Ｐｃ０）、これによって、ＭＧ１の回転速度Ｎｍ１は負回転となる（点Ｐｓ０）。このとき、ＭＧ１によるトルクは発生していない。

このように走行している状態から、エンジン１６０を始動する場合には、ＭＧ１により正トルクＴｍ１が生じるように制御されて、ＭＧ１の回転速度Ｎｍ１が点Ｐｓ１のように上昇する。これによって、エンジン１６０の回転速度Ｎｅが点Ｐｃ１に上昇し、エンジン１６０がクランキングされる（図２中の破線Ｗ１１）。

そして、エンジン１６０がクランキングされた状態で、ＥＣＵ３００によってエンジン１６０の点火制御がなされてエンジン１６０が始動すると、それによって、図３のようにエンジン１６０から正のトルクＴｅが出力される。

このとき、ＭＧ１によりエンジン１６０の回転速度が制御される場合には、ＭＧ２の回転速度Ｎｍ２が変化せず、かつ、エンジン１６０の回転速度Ｎｅが所定の回転速度に維持されるように、ＭＧ１，ＭＧ２によりトルクＴｍ１’，Ｔｍ２’が出力される。このとき、エンジン１６０のトルクＴｅおよびＭＧ２のトルクＴｍ２’は正トルクであるため、ＭＧ１のトルクＴｍ１’は負トルクとなる（図３中の実線Ｗ２０）。

しかしながら、ＭＧ１によりエンジン１６０の回転速度が制御されない場合には、図３におけるトルクＴｍ１’が生成されないため、力学的関係から、エンジン１６０のトルクＴｅおよびＭＧ２のトルクＴｍ２’により、ＭＧ１の回転速度Ｎｍ１は点Ｐｓ２まで上昇する。これに伴って、エンジン１６０の回転速度Ｎｅも点Ｐｃ２に上昇する。

特にエンジン始動時においては、エンジン１６０の給気管およびシリンダ内の燃料濃度および給気量が高くなる傾向にあるので、シリンダ内での燃焼直後に瞬間的に大きなトルクが生じてしまう場合がある。これによって、エンジン１６０の回転速度Ｎｅが急激に上昇してしまうために、燃費の悪化やエンジン音の増加によるドライバビリティの悪化、あるいは、排気ガスの増加によるエミッションの悪化につながるおそれがある。

このエンジン１６０の回転速度の急増に対応するために、始動時のエンジン１６０の点火時期を遅らせてエンジン１６０のトルクＴｅを制限することも可能であるが、この場合には、モータジェネレータ１３０によるエンジン１６０の回転速度制御が行なわれる場合には、逆に、燃焼効率の低下により燃費およびエミッションが悪化したり、ノッキングが生じることによりドライバビリティが悪化したりするおそれがある。

そこで、本実施の形態においては、エンジン１６０の始動時において、エンジン１６０の回転速度がモータジェネレータ１３０により制御されているか否かに応じて、エンジン１６０の点火時期を可変に設定する点火時期制御を実行する。これによって、モータジェネレータ１３０によるエンジン１６０の回転制御が行なわれない場合の回転速度の急増を防止するとともに、燃費、エミッションおよびドライバビリティなどの運転性能の悪化を抑制する。

次に、図４および図５を用いて、本実施の形態における、エンジンの点火時期制御の概要を説明する。図４は、モータジェネレータによるエンジンの回転速度制御が行なわれない場合の、エンジン始動時のタイムチャートであり、図５は、モータジェネレータによるエンジンの回転速度制御が行なわれる場合の、エンジン始動時のタイムチャートである。

図１および図４を参照して、横軸には時間が示されており、縦軸にはエンジン回転速度Ｎｅ、エンジン出力指令、ＭＧ１トルクＴｍ１、およびエンジンの目標点火時期が示される。なお、点火時期については、ピストンが上死点に到達したときのクランク角を０°として、上死点の到達以前を進角方向、上死点の到達以降を遅角方向と定義する。

モータジェネレータ１３０（ＭＧ１）によってエンジン１６０の回転速度が制御されていないということは、エンジン１６０は無負荷状態であることを意味する。そのため、このような状態でエンジン１６０を起動する場合には、エンジン出力指令は０ｋＷであり、始動後は、エンジン１６０はアイドル運転となる。

時刻ｔ１にて、エンジン１６０の起動指令が出力されると、ＥＣＵ３００は、図２で説明したように、ＭＧ１に正トルクを与えてエンジン１６０をクランキングする（図４中の実線Ｗ３３）。

一般的に、エンジン１６０を始動する場合には、シリンダ内での燃料の燃焼によりクランク軸が所定の回転方向に確実に回転されるようにするために、点火時期はまず遅角側に設定される。そして、エンジン１６０の回転速度が、所定の速度まで上昇すると燃焼が開始される（時刻ｔ２）。そして、エンジン１６０が自立運転を始めると、ＭＧ１によるクランキングを停止し、ノッキングが生じない範囲の最適な点火タイミングまで、所定の復帰レート（傾き）で点火時期を徐々に進角方向に変更する（図４中の破線Ｗ３４）。

この進角方向への点火時期の変更は以下のような理由による。すなわち、燃焼の伝播にはある程度の時間が必要であるので、燃焼ガスの膨張による力を効率よくピストンの押下力として使用するためには、ピストンが上死点になる前に点火することによって燃焼を開始させ、ピストンが上死点から下降を始める際に燃焼を完了させることが必要なためである。

エンジン回転速度Ｎｅは、ＭＧ１によりクランキングされている間は、ＭＧ１の回転速度から定まる速度であるが、時刻ｔ２でエンジン１６０の自立運転が開始されると、所定のアイドル回転速度Ｎｉｄｌｅとなる。

ところが、時刻ｔ２でエンジン１６０のシリンダ内での燃焼が開始されるときは、シリンダ内の給気量が多く、かつ燃料濃度も比較的高いため、燃焼ガスの膨張による力が、定常運転時比較して大きくなる。自立運転後にＭＧ１によるエンジン回転速度制御がなされない無負荷状態の場合には、自立運転開始時の回転速度Ｎｅの上昇を抑えることができないため、燃焼開始、すなわち自立運転が開始された直後は、短時間ではあるが、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル回転速度Ｎｉｄｌｅよりも大きく上昇し、その後アイドル回転速度Ｎｉｄｌｅへと徐々に低下する（図４中の破線Ｗ３１）。

そうすると、回転速度Ｎｅの急上昇によって、エンジン音が大きくなったり、無駄な燃焼が行なわれるために燃費が悪化したりするおそれがある。さらに、点火タイミングが遅角側から進角側へ移行中であり、最適な燃焼ポイントに達していないことからエミッションの悪化の要因にもなる可能性がある。

また、特に、図１のようなハイブリッド車両においては、動力伝達ギヤ１４０によりエンジン１６０が駆動輪１５０の駆動軸にも結合されているため、エンジン１６０が無負荷状態ではあるが、エンジン始動には動力伝達ギヤ１４０を介してトルクショックが伝達され得る。そして、エンジン回転速度Ｎｅの上昇が大きいと、このトルクショックが大きくなる場合がある。

本実施の形態のエンジンの点火時期制御を適用した場合には、図４の実線Ｗ３５のように、当該制御を適用しない場合に比べて、点火時期がより遅角方向へ変更される。

具体的には、時刻ｔ１において設定された初期遅角量の継続時間をＤ１からＤ２へ延長したり、自立運転開始後の点火時期の復帰レートを小さくしてより緩やかに定常運転時の点火時期に復帰したりする。あるいは、図４には示していないが、時刻ｔ１における初期遅角量を大きくして、より遅角側のタイミングで点火するようにしてもよい。

これにより、燃焼ガスの膨張による力のピストンへの伝達効率が低下するため、結果的に自立運転後のエンジン回転速度Ｎｅの上昇量を抑制することが可能となる。

次に、図５を用いて、モータジェネレータによるエンジンの回転速度制御が行なわれる場合について説明する。なお、図５においては、図４に加えて、縦軸にエンジンの実出力トルクＴｅがさらに示される。

図１および図５を参照して、モータジェネレータによるエンジン１６０の回転速度制御が行なわれる場合としては、モータジェネレータ１３０（ＭＧ１）による発電により蓄電装置１１０を充電する場合や、モータジェネレータ１３５（ＭＧ２）による走行駆動力とエンジン１６０による走行駆動力とを用いて車両１００を走行させる場合などがある。

この場合には、エンジン１６０が負荷運転されるため、エンジン出力指令が所定の指令値Ｐｅ１に設定される。

時刻ｔ１１においてＭＧ１によりエンジン１６０がクランキングされて、時刻ｔ１２にてエンジン１６０が自立運転を開始するが、図３で説明したように、クランキングの後に、ＭＧ１には負側のトルクが生じるように制御される（図５中の破線Ｗ４４）。これによって、エンジン１６０の回転速度Ｎｅの急激な上昇が抑制され、回転速度Ｎｅは所定の回転速度Ｎ１に制御される。

このとき、図５中の破線Ｗ４６で示される当該制御を適用しない場合の点火時期（図４中の破線Ｗ３４に相当）の場合には、エンジン１６０の実出力Ｔｅは、図５中の破線Ｗ４２のように、点火時期が通常運転時の点火時期まで進角方向に変化するにつれて徐々に増加する。

本実施の形態におけるエンジンの点火時期制御においては、モータジェネレータによるエンジン１６０の回転速度制御が行なわれる場合（すなわち、エンジン１６０が負荷運転する場合）は、図４の場合のようなエンジン１６０の回転速度Ｎｅの急上昇が抑制されるので、図４の場合とは逆に点火時期を進角側に変更する、すなわち回転速度制御が行なわれない場合よりも遅角レベルを低減させる（図５中の実線Ｗ４７）。これによって、エンジン１６０の出力トルクＴｅを短時間に上昇させる（図５中の実線Ｗ４３）。

具体的には、時刻ｔ１１において設定された初期遅角量の継続時間をＤ１１からＤ１２へ短縮したり、自立運転開始後の点火時期の復帰レートを大きくしてより速やかに定常運転時の点火時期に復帰したりする。あるいは、図５には示していないが、時刻ｔ１１における初期遅角量を小さくして、より進角側のタイミングで点火するようにしてもよい。

このようにすることによって、エンジン始動時のエンジン効率を向上できるので、燃費やエミッションの改善が可能となる。さらに、エンジン始動時に、エンジン出力トルクが早期に発揮できるので、応答性のよい運転が可能となる。

図６は、本実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行されるエンジンの点火時期制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図６および以降に説明する図７に示すフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

図１および図６を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジン始動要求があったか否かを判定する。

エンジン始動要求がなかった場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、エンジン１６０の始動は必要ないのでＥＣＵ３００は処理を終了する。

エンジン始動要求があった場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１０に進められて、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１３０によるエンジン１６０のクランキングを開始するとともに、始動時点火時期制御を開始する。

そして、ＥＣＵ３００はＳ１２０にて、モータジェネレータ１３０によりエンジン１６０の回転速度制御が行なわれるか否かを判定する。

エンジン１６０の回転速度制御が行なわれる場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１３０に進められ、ＥＣＵ３００は、エンジン始動時の目標点火時期の遅角レベルを低減し、回転速度制御が行なわれない場合よりも進角側の点火時期となるようにする。

具体的には、図５において説明したように、初期遅角量の低減、初期遅角量の継続時間の短縮、および定常運転制御における通常点火時期への復帰レートの増大のいずれか、または、これらの任意の組み合わせにより、点火時期の遅角レベルを低減する。そして、処理がＳ１４０に進められる。

一方、エンジン１６０の回転速度制御が行なわれない場合（Ｓ１２０にてＮＯ）は、処理がＳ１３５に進められ、ＥＣＵ３００は、エンジン始動時の点火時期の遅角レベルを増大し、回転速度制御が行なわれる場合よりも遅角側の点火時期となるようにする。

具体的には、図４において説明したように、初期遅角量の増加、初期遅角量の継続時間の延長、および通常点火時期への復帰レートの減少のいずれか、または、これらの任意の組み合わせにより、点火時期の遅角レベルを増大する。そして、処理がＳ１４０に進められる。

Ｓ１４０にて、ＥＣＵ３００は、エンジン１６０の自立運転が開始されてから、所定の時間が経過したか否かを判定する。この所定時間については、エンジン１６０の回転速度Ｎｅが所定の回転速度（たとえば、アイドル回転速度Ｎｉｄｌｅや制御目標回転速度Ｎ１）に到達するまでに必要な時間や、点火時期が定常運転時の点火時期に復帰するまでに必要な時間等に基づいて定められる。

所定の時間が経過していない場合（Ｓ１４０にてＮＯ）は、処理がＳ１４０に戻されて、ＥＣＵ３００は所定時間が経過するのを待つ。

所定の時間が経過した場合（Ｓ１４０にてＹＥＳ）は、ＥＣＵ３００は、Ｓ１５０に処理を進めて定常運転制御へ移行し、定常運転時の点火時期によりエンジン１６０を駆動する。

なお、Ｓ１４０の条件については、所定時間の経過に代えて、実際に回転速度Ｎｅが所定の回転速度に到達したことや、点火時期が定常運転時の点火時期まで復帰したことに基づいて判定するようにしてもよい。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、ハイブリッド車両におけるエンジン始動時に、モータジェネレータによるエンジン回転速度制御の実行の有無に応じた適切な点火タイミングでエンジンを始動することが可能となる。これによって、モータジェネレータによるエンジン回転速度制御がされてない場合には、エンジンの自立運転開始直後におけるエンジン回転速度の急激な上昇を抑制でき、燃費，エミッションの悪化やエンジン音増加などのドライバビリティの悪化を抑制することができる。また、モータジェネレータによるエンジン回転速度制御がされている場合には、エンジン出力をより迅速に発生させてエンジン効率を向上させることによって、燃費，エミッションを改善できるとともに、エンジンレスポンスの向上によってドライバビリティを向上させることが可能となる。

［変形例］
図３で説明したように、モータジェネレータによるエンジンの回転速度制御が実行されている際に、エンジンが始動される場合には、ＭＧ１が正回転かつ負トルクとなるので、ＭＧ１の回生動作によって発電が行なわれることになる。

この場合、発電された電力は、一部はＭＧ２による走行駆動力の発生にも使用されるが、残余の電力は蓄電装置１１０（図１）に充電される。

しかしながら、蓄電装置１１０においては、過充電の防止のために充電可能な電力量が制限されているため、蓄電装置１１０のＳＯＣが十分に高い場合には、ＭＧ１で発生した電力を受容できない場合がある。そうすると、エンジン１６０の始動時において最適な点火時期を設定したとしても、逆に、蓄電装置１１０の過充電によって蓄電装置１１０の劣化や故障の要因となるおそれがある。

そのため、実施の形態の変形例においては、モータジェネレータによるエンジンの回転速度制御が実行されている場合に、蓄電装置の充電状態に応じて、エンジンの点火時期の遅角レベルを修正するエンジンの点火時期制御を行なう。

図７は、本実施の形態の変形例において、ＥＣＵで実行される、蓄電装置の充電状態を考慮したエンジンの点火時期制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図７は、図６のフローチャートに、ステップＳ１３１，Ｓ１３２が追加されたものとなっている。図７において、図６と重複するステップの説明は繰り返さない。

図１および図７を参照して、ＥＣＵ３００は、エンジン１６０の始動要求があり（Ｓ１００にてＹＥＳ）、Ｓ１２０にてＭＧ１による回転速度制御がされている場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、図６と同様に、Ｓ１３０にて点火時期の遅角レベルを低減する。

その後、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１３１に進めて、蓄電装置１１０のＳＯＣに基づいて、充電電力上限値Ｗｉｎを取得する。充電電力上限値ＷｉｎとＳＯＣは、たとえば、図８に示すような関係を有しており、ＳＯＣがしきい値Ｓ１に到達するまでは充電電力上限値Ｗｉｎはほぼ一定に設定され、ＳＯＣがしきい値Ｓ１を上回ると、ＳＯＣの増加と共に充電電力上限値Ｗｉｎが低下するように設定される。そして、満充電状態を示すＳＯＣであるＳｍａｘにおいて、充電電力上限値Ｗｉｎはゼロに設定される。

ＥＣＵ３００は、Ｓ１３２にて、取得した充電電力上限値Ｗｉｎに基づいて、ＭＧ１による発電電力が充電電力上限値Ｗｉｎを超過しないように、点火時期の遅角レベルを修正する。すなわち、充電電力上限値Ｗｉｎが小さくなるにつれて遅角レベルが大きくなるようにする。そして、ＥＣＵ３００は、修正された点火時期を用いてエンジン１６０を始動する。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、ハイブリッド車両におけるエンジン始動時に、蓄電装置の過充電を防止しつつ、モータジェネレータによるエンジン回転速度制御の実行の有無に応じた適切な点火タイミングで、エンジンを始動することが可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ 車両、１１０ 蓄電装置、１１５ ＳＭＲ、１２０ ＰＣＵ、１２１ コンバータ、１２２，１２３ インバータ、１３０，１３５ モータジェネレータ、１４０ 動力伝達ギヤ、１５０ 駆動輪、１６０ エンジン、１７０，１７５ 回転角センサ、３００ ＥＣＵ、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＰＬ１，ＰＬ２，ＮＬ１ 電力線。

【００１１】
か否かに応じて、エンジン１６０の点火時期を可変に設定する点火時期制御を実行する。これによって、モータジェネレータ１３０によるエンジン１６０の回転制御が行なわれない場合の回転速度の急増を防止するとともに、燃費、エミッションおよびドライバビリティなどの運転性能の悪化を抑制する。
［００５４］
次に、図４および図５を用いて、本実施の形態における、エンジンの点火時期制御の概要を説明する。図４は、モータジェネレータによるエンジンの回転速度制御が行なわれない場合の、エンジン始動時のタイムチャートであり、図５は、モータジェネレータによるエンジンの回転速度制御が行なわれる場合の、エンジン始動時のタイムチャートである。
［００５５］
図１および図４を参照して、横軸には時間が示されており、縦軸にはエンジン回転速度Ｎｅ、エンジン出力指令、ＭＧ１トルクＴｍ１、およびエンジンの目標点火時期が示される。なお、点火時期については、ピストンが上死点に到達したときのクランク角を０°として、上死点の到達以前を進角方向、上死点の到達以降を遅角方向と定義する。
［００５６］
モータジェネレータ１３０（ＭＧ１）によってエンジン１６０の回転速度が制御されていないということは、エンジン１６０は無負荷状態であることを意味する。そのため、このような状態でのエンジン１６０の始動後は、エンジン１６０はアイドル運転となる。
［００５７］
時刻ｔ１にて、エンジン１６０の起動指令が出力されると、ＥＣＵ３００は、図２で説明したように、ＭＧ１に正トルクを与えてエンジン１６０をクランキングする（図４中の実線Ｗ３３）。
［００５８］
一般的に、エンジン１６０を始動する場合には、シリンダ内での燃料の燃焼によりクランク軸が所定の回転方向に確実に回転されるようにするために、点火時期はまず遅角側に設定される。そして、エンジン１６０の回転速度が、所定の速度まで上昇すると燃焼が開始される（時刻ｔ２）。そして、エンジン１６０が自立運転を始めると、ＭＧ１によるクランキングを停止し、

Claims (11)

1. ハイブリッド車両であって、
   エンジン（１６０）と、
   前記エンジン（１６０）の回転速度の制御を行なうことが可能な回転電機（１３０）と、
   前記エンジン（１６０）の点火時期を制御するための制御装置（３００）とを備え、
   前記制御装置（３００）は、前記エンジン（１６０）の回転速度が前記回転電機（１３０）によって制御されているか否かに応じて、前記エンジン（１６０）始動時の点火時期を変更する、ハイブリッド車両。
2. 前記制御装置（３００）は、前記エンジン（１６０）の回転速度が前記回転電機（１３０）により制御されていない場合には、前記エンジン（１６０）の回転速度が前記回転電機（１３０）により制御されている場合に比べて、前記エンジン（１６０）始動時の点火時期を、より遅角側に設定する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記制御装置（３００）は、前記エンジン（１６０）始動時に、前記エンジン（１６０）の点火時期を所定の遅角量で所定時間継続した後に、前記エンジン（１６０）の定常運転における点火時期まで所定の復帰レートで進角方向に点火時期を復帰させ、
   前記制御装置（３００）は、前記エンジン（１６０）の回転速度が前記回転電機（１３０）によって制御されているか否かに応じて前記所定時間を変更する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
4. 前記制御装置（３００）は、前記エンジン（１６０）の回転速度が前記回転電機（１３０）により制御されていない場合には、前記エンジン（１６０）の回転速度が前記回転電機（１３０）により制御されている場合に比べて、前記所定時間を長く設定する、請求項３に記載のハイブリッド車両。
5. 前記制御装置（３００）は、前記エンジン（１６０）の回転速度が前記回転電機（１３０）により制御されていない場合には、前記所定時間を長く設定することに加えて、前記所定の復帰レートを小さく設定することにより前記定常運転における点火時期までより緩やかに復帰させる、請求項４に記載のハイブリッド車両。
6. 前記制御装置（３００）は、前記エンジン（１６０）始動時に、前記エンジン（１６０）の点火時期を所定の遅角量で所定時間継続した後に、前記エンジン（１６０）の定常運転における点火時期まで所定の復帰レートで進角方向に点火時期を復帰させ、
   前記制御装置（３００）は、前記エンジン（１６０）の回転速度が前記回転電機（１３０）によって制御されているか否かに応じて前記所定の復帰レートを変更する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
7. 前記制御装置（３００）は、前記エンジン（１６０）の回転速度が前記回転電機（１３０）により制御されていない場合には、前記エンジン（１６０）の回転速度が前記回転電機（１３０）により制御されている場合に比べて、前記所定の復帰レートを小さく設定することにより前記定常運転における点火時期までより緩やかに復帰させる、請求項６に記載のハイブリッド車両。
8. 前記回転電機（１３０）による発電電力を充電することが可能な蓄電装置（１１０）をさらに備え、
   前記回転電機（１３０）は、前記エンジン（１６０）の回転速度が前記回転電機（１３０）により制御されている場合は、前記エンジン（１６０）の運転によって発電し、
   前記制御装置（３００）は、前記エンジン（１６０）の回転速度が前記回転電機（１３０）により制御されている場合は、前記蓄電装置（１１０）の充電状態に基づいて、前記エンジン（１６０）始動時の点火時期の遅角レベルを変更する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
9. 前記蓄電装置（１１０）充電電力上限値は、前記蓄電装置（１１０）の残存する電力量に応じて定められ、
   前記制御装置（３００）は、前記蓄電装置（１１０）の充電電力上限値が小さいほど、前記エンジン（１６０）始動時の点火時期の遅角レベルを大きく設定する、請求項８に記載のハイブリッド車両。
10. ハイブリッド車両であって、
    蓄電装置（１１０）と、
    エンジン（１６０）と、
    前記エンジン（１６０）の回転速度の制御を行なうことが可能な第１の回転電機（１３０）と、
    前記蓄電装置（１１０）からの電力を用いて走行駆動力を発生する第２の回転電機（１３５）と、
    前記エンジン（１６０）の点火時期を制御するための制御装置（３００）とを備え、
    前記制御装置（３００）は、前記エンジン（１６０）の回転速度が前記第１の回転電機（１３０）によって制御されているか否かに応じて、前記エンジン（１６０）始動時の点火時期を変更する、ハイブリッド車両。
11. エンジン（１６０）と、前記エンジン（１６０）の回転速度の制御を行なうことが可能な回転電機（１３０）とを含むハイブリッド車両の制御方法であって、
    前記エンジン（１６０）の回転速度が前記回転電機（１３０）によって制御されているか否かを判定するステップと、
    前記判定するステップによる判定結果に応じて、前記エンジン（１６０）始動時の点火時期を変更するステップとを備える、ハイブリッド車両の制御方法。

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