JP2018017212A - エンジン始動方法及びエンジン始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの回転による車軸の駆動を行わない車両における歯打ち音を低減する。【解決手段】車両の制御部１４は、エンジン１を発電機４によってクランキングさせる際、発電機４の回転速度を所定の回転速度以上となるよう回転させ、その後、回転速度を低下させる。そして、発電機４の回生方向のトルクの大きさがエンジン１のフリクショントルク以上になった後に、エンジン１を点火する。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン始動方法及びエンジン始動装置に関する。

従来において、車両の歯車から発生する歯打ち音を低減する試みがなされてきた。例えば、特許文献１では、エンジンとバッテリの両方で車軸を駆動可能な車両における歯打ち音を低減する技術を開示している。

特開平１１−９３７２５号公報

しかしながら、近年では、エンジンの回転による車軸の駆動を行わず、専らバッテリで車軸を駆動する車両が開発され、このような車両についても歯打ち音を低減したいという要望がある。このような車両は、エンジン、バッテリ、車軸、車輪が直列接続（シリーズ接続）されることから、シリーズハイブリッドカーと称される。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、エンジンの回転による車軸の駆動を行わない車両における歯打ち音を低減可能なエンジン始動方法及びエンジン始動装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係わるエンジン始動方法は、エンジンを発電機によってクランキングさせる際、発電機の回転速度を所定の回転速度以上となるよう回転させ、その後、回転速度を低下させる。そして、発電機の回生方向のトルクの大きさがエンジンのフリクショントルク以上になった後に、エンジンを点火する。

本発明によれば、エンジンの回転による車軸の駆動を行わない車両における歯打ち音を低減できる。

図１は、本実施の形態のエンジン始動装置を含む車両の機能ブロック図である。 図２は、第１の実施形態におけるエンジン始動方法のフローチャートである。 図３は、エンジン１の油温と目標回転速度の関係を示すマップである。 図４は、エンジン１の油温と回転速度低下レートの関係を示すマップである。 図５は、第１の実施形態におけるエンジン始動方法のタイミングチャートである。 図６は、図５の期間Ｔ１〜Ｔ３における歯車の状態を示す図である。 図７は、比較例における歯車の状態を示す図である。 図８は、第２の実施形態におけるエンジン始動方法のフローチャートである。 図９は、エンジン１の油温と回転速度と回転速度低下レートの関係を示すマップである。 図１０は、第２の実施形態のエンジン始動方法において発電機４の回転速度が目標回転速度未満の場合のタイミングチャートである。 図１１は、第２の実施形態のエンジン始動方法において発電機４の回転速度が目標回転速度以上の場合のタイミングチャートである。

以下、実施の形態を図面に基づいて説明する。同一部材には同一符号を付して再度の説明を省略する。

図１に示すように、本実施の形態の車両は、エンジン１、フライホイール２、減速機３、発電機４、バッテリ５、電動機６、車輪７、発電機用インバータ８及び電動機用インバータ９を備える。さらに、車両は、エンジン制御部１０、発電機制御部１１、バッテリ制御部１２、電動機制御部１３及び制御部１４を備える。制御部１４は、エンジン始動装置として機能するものである。

この車両は、エンジン１の回転による車軸、車輪７の駆動を行わず、バッテリ５の電力で駆動する電動機６で車軸、車輪７を駆動するもので、エンジン１、バッテリ５、車軸、車輪７が直列接続（シリーズ接続）されることから、シリーズハイブリッドカーと称される。

エンジン１は、フライホイール２と減速機３を介して、発電機４に連結される。減速機３は歯車から構成され、すなわち、エンジン１は歯車を介して発電機４に連結される。エンジン制御部１０は、エンジン１に電気的に接続される。

発電機用インバータ８は、発電機４と発電機制御部１１に電気的に接続され、電動機用インバータ９は、電動機６と電動機制御部１３に電気的に接続される。バッテリ５は、発電機用インバータ８、電動機用インバータ９及びバッテリ制御部１２に電気的に接続される。

エンジン制御部１０、発電機制御部１１、バッテリ制御部１２及び電動機制御部１３は、通信回線１５を介して互いに接続される。電動機６は、トランスミッション等（図示せず）を介して車軸に連結され、車軸は車輪７に連結される。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態として、回転停止しているエンジン１のエンジン始動方法について説明する。エンジン１が回転停止している場合は発電機４も回転停止している。

図２に示すように、制御部１４は、外部からエンジン始動要求が入力されたか否かを判定し（Ｓ１）、入力されていないと判定した場合は（Ｓ１：Ｎ）、再度判定を行う（Ｓ１）。

制御部１４は、エンジン始動要求が入力されたと判定した場合は（Ｓ１：Ｙ）、発電機４の目標回転速度を取得する（Ｓ３）。制御部１４は、発電機４が回転してない場合は、発電機制御部１１を介して、発電機４を回転させる。発電機４の回転によってエンジン１も回転する。エンジン１の始動においては、このように、発電機４によってエンジン１をクランキングさせ、減速機３における歯の移動（詳しくは後述する）を行い、その後、エンジン１を点火する。

制御部１４は、図３に示すような、エンジン１の油温と目標回転速度の関係を示すマップを予め記憶しており、ステップＳ３では、エンジン制御部１０を介してエンジン１の油温を取得し、マップから、対応する目標回転速度を読み出す。マップにおいて、油温が低い領域では、油温が低いほど、目標回転速度を高く設定する。

次に、制御部１４は、エンジン制御部１０に燃料噴射禁止要求を与える（Ｓ５）。これにより、エンジン制御部１０は、エンジン１への燃料噴射を停止する。

次に、制御部１４は、発電機制御部１１を介して、発電機４の現在の回転速度を取得し、回転速度が目標回転速度に一致しているか否かを判定する（Ｓ７）。

制御部１４は、取得した回転速度が目標回転速度に一致していない場合は（Ｓ７：Ｎ）、再度回転速度を取得し、判定を行う（Ｓ７）。

制御部１４は、取得した回転速度が目標回転速度に一致した場合は（Ｓ７：Ｙ）、ステップＳ９に進む。すなわち、エンジン１を発電機４によってクランキングさせる際、発電機４の回転速度を所定の回転速度以上となるよう回転させる。

ステップＳ９で制御部１４は、発電機４の回転速度を低下させるにあたり、単位時間あたりの回転速度の低下量を取得する。低下量は、低下前の回転速度から低下後の回転速度を減じた値（正値）であり、以下、回転速度低下レートという。そして、制御部１４は、発電機４の回転速度を回転速度低下レートに応じて、時間経過とともに低下させる（Ｓ９）。具体的には、目標回転速度を回転速度低下レートに応じて、時間経過とともに低下させることで、発電機４の回転速度も同様に低下する。

制御部１４は、図４に示すような、エンジン１の油温と回転速度低下レートの関係を示すマップを予め記憶しており、ステップＳ９では、エンジン１の油温を取得し、マップから、対応する回転速度低下レートを読み出す。油温が低い領域では、油温が高いほど、回転速度低下レートを小さく設定する。このように設定する理由は後述する。

ステップＳ９で制御部１４は、以下のように、目標回転速度を低下させる。まず、次の目標回転速度（計算対象の目標回転速度という）を以下のように計算する。つまり、現在の目標回転速度と計算対象の目標回転速度の差を、計算対象の目標回転速度を設定する時刻と現在時刻の差で割った計算結果が、回転速度低下レートに一致するように、計算対象の目標回転速度を計算する。そして、発電機４の回転速度が、計算した目標回転速度に一致するように発電機制御部１１を制御する。

次に、制御部１４は、発電機制御部１１を介して、発電機４に現在生じているトルクの大きさと方向を取得する。そして、トルクの大きさと方向に基づいて、（１）トルクの方向が反転し、且つ、（２）トルクの大きさがエンジン１のフリクショントルク以上であるという２条件を満たす否かを判定する（Ｓ１１）。トルクの方向反転とは、ここでは、力行方向のトルクが回生方向のトルクに変わることである。

フリクショントルクとは、エンジン１の摩擦により生じる回生方向のトルクである。制御部１４は、予めフリクショントルクの値を記憶しており、ステップＳ１１では、この予め記憶した値（フリクショントルク）を使用する。

制御部１４は、上記２条件の少なくとも一方が満たされてない場合は（Ｓ１１：Ｎ）、ステップＳ９に戻る。一方、上記２条件の両方が満たされている場合は（Ｓ１１：Ｙ）、すなわち、発電機４の回生方向のトルクがフリクショントルク以上である場合は、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、制御部１４は、エンジン１を点火する。具体的には、エンジン制御部１０にエンジン点火要求を与える（Ｓ１３）。これにより、エンジン制御部１０は、エンジン１に燃料を噴射しつつ、エンジン１を点火し、エンジン１が始動する。

図３に示すように、油温が低い領域では、エンジン１の油温が低いほど、目標回転速度を高く設定する。これは、油温が低い場合はフリクショントルクが大きく、低い回転速度ではエンジン１が始動しにくいからである。そこで、目標回転速度を高くしてエンジン１の始動前の回転速度を高くすることで、低下後であっても回転速度を比較的高くできる。よって、容易にエンジン１を始動できる。

エンジン制御部１０は、エンジン１が始動完了したなら、エンジン始動完了を制御部１４に通知する。

次に、制御部１４は、エンジン始動完了が通知されたか否かを判定し（Ｓ１５）、通知がない場合は（Ｓ１５：Ｎ）、再び判定を行い（Ｓ１５）、一方、通知があった場合は（Ｓ１５：Ｙ）、エンジンの始動処理を終了する。制御部１４は、エンジン始動完了が通知されるまではエンジン１の始動が完了していないと認識し、エンジン始動完了が通知されてからはエンジン１の始動が完了したと認識する。

始動したエンジン１は、減速機３を介して、発電機４を回転させる。回転により発電機４は発電し、発電機用インバータ８を介して、発電電力でバッテリ５を充電する。

電動機用インバータ９は、バッテリ５の電力により、電動機６を回転させ、電動機６が車軸を駆動し、車軸に連結された車輪７を回転させる。こうして、車両は走行が可能となる。

また、電動機６は、車輪７の制動により発電し、電動機用インバータ９を介して、バッテリ５を充電する。すなわち、回生によりバッテリ５を充電する。なお、不要であれば回生充電を実施しなくてよい。

次に、第１の実施形態のエンジン始動方法を、図５のタイミングチャートを参照して説明する。
符号１００Ｈは、エンジン１の油温が高い場合の目標回転速度の推移を示し、符号１００Ｌは、エンジン１の油温が低い場合の目標回転速度の推移を示す。符号１０１Ｈは、エンジン１の油温が高い場合の発電機４の回転速度の推移を示し、符号１０１Ｌは、エンジン１の油温が低い場合の発電機４の回転速度の推移を示す。

時刻ｔ_１で始動前の目標回転速度が設定され（図２のステップＳ３）、以降、発電機４の回転速度は時間経過とともに上昇する。エンジン１の回転速度は発電機４の回転速度と同じなので同様に上昇する。エンジン１の油温が低い場合でも高い場合でも、発電機４の回転速度が目標回転速度に達してから暫くは変化せず一定となる。エンジン１の回転速度も目標回転速度に一致してから暫くは変化せず一定となる。

符号１０２は、エンジン１の油温が低い場合において、ステップＳ７で発電機４の回転速度が目標回転速度に一致した（Ｓ７：Ｙ）と判定するタイミングを示す。エンジン１の油温が高い場合のタイミングは図示省略する。

時刻ｔ_２で発電機４の回転速度が目標回転速度に一致したと判定すると（Ｓ７：Ｙ）、目標回転速度は、エンジン１の油温が低い場合の回転速度低下レートに応じて、時間経過とともに低下する。発電機４の回転速度も回転速度低下レートに応じて、時間経過とともに低下する。エンジン１の回転速度は発電機４の回転速度と同じなので同様に低下する。

エンジン１の油温が高い場合でも同様に、発電機４の回転速度が目標回転速度に一致したと判定すると（Ｓ７：Ｙ）、目標回転速度は、エンジン１の油温が高い場合の回転速度低下レートに応じて、時間経過とともに低下する。発電機４の回転速度も回転速度低下レートに応じて、時間経過とともに低下する。エンジン１の回転速度は発電機４の回転速度と同じなので同様に低下する。

ここで、図４に示すように、油温が高いほど回転速度低下レートを小さくする理由を説明する。まず、図３に示すように、エンジン１の油温が高いほど、目標回転速度を低く設定する。目標回転速度に伴い、エンジン１の始動前の回転速度も低くなる。仮に回転速度低下レートを大きくしてエンジン１の回転速度を急激に低下させると、回転速度が低くなりすぎてエンジン１が始動しない場合がある。そこで、エンジン１の油温が高いほど回転速度低下レートを小さくすることで、容易にエンジン１を始動できる。

図５に戻り、説明を続ける。
上記のように、回転速度が低くなりすぎるとエンジン１が始動しない場合があるので、目標回転速度は、予め定めた最低回転速度Ｍｉｎ以上とし、これにより、エンジン１の回転速度を最低回転速度Ｍｉｎ以上とするのが好ましい。

符号１０３は、エンジン１の油温が低い場合において、発電機４に生じるトルクの推移を示す。エンジン１の油温が高い場合のトルクの推移については図示省略する。

発電機４においては、エンジン１を回転させる方向のトルク（力行方向のトルク）が時刻ｔ_１に発生し、力行方向のトルクは時間経過とともに上昇する。その後、トルクは低下し、発電機４の回転速度が低下開始する時刻ｔ_３を経て、時刻ｔ_４において、トルクの方向が反転する。つまり、力行方向のトルクが回生方向のトルクに変わる。

そして、その後の時刻ｔ_５において、発電機４の回生方向のトルクの大きさがエンジン１のフリクショントルク以上であると判定する（図２のステップＳ１１：Ｙ）。図５の符号Ｆｔは、このフリクショントルクを示す。

また、図５の符号１０４は、エンジン１の油温が低い場合におけるエンジン点火要求のタイミングを示す。時刻ｔ_５において、発電機４の回生方向のトルクの大きさがエンジン１のフリクショントルク以上であると判定するので、その時刻ｔ_５にエンジン点火要求が発生する。

また、図５において、符号１０５は、エンジン１の油温が低い場合において、エンジン１に生じるトルクの推移を示す。エンジン１においては、回転方向とは反対方向のトルク（回生方向のトルク）が時刻ｔ_１に発生し、回生方向のトルクは時間経過とともに上昇する。図５では、回生方向をマイナス値で示す。

エンジン１は、時刻ｔ_５におけるエンジン点火要求で点火開始し、時刻ｔ_６で始動完了すると、トルク（回生方向のトルク）が減少し、やがては、方向が反転する。つまり、エンジン１が発電機４を回転させる方向と同じ力行方向のトルク（図５ではプラス値）に変化する。

また、図５の符号１０６は、エンジン１の油温が低い場合において、エンジン始動完了の通知タイミングを示す。エンジン制御部１０は、時刻ｔ_６でエンジン１が始動完了すると、制御部１４にエンジン始動完了を通知する。

また、図５の符号１０７は、制御部１４におけるエンジン始動完了の認識結果の推移を示す。制御部１４は、時刻ｔ_６にエンジン始動完了が通知されるまではエンジン１の始動が完了していないと認識し、時刻ｔ_６にエンジン始動完了が通知されてからはエンジン１の始動が完了したと認識する。

図５において、期間Ｔ１は、発電機４の回転速度が低下開始する時刻ｔ_３までの期間を示す。期間Ｔ２は、時刻ｔ_３から時刻ｔ_５（発電機４の回生方向のトルクの大きさがエンジン１のフリクショントルク以上であると判定する時刻）までの期間を示す。期間Ｔ３は、時刻ｔ_５以降の期間を示す。

ここで、期間Ｔ１〜Ｔ３について詳しく説明する。
図６において、歯車３ａ、３ｂは、減速機３を構成するものであり、歯車３ａがエンジン１側に位置し、歯車３ｂが発電機４側に位置することとする。

図６（ａ）に示すように、期間Ｔ１において、歯車３ｂには図で時計回り方向のトルク（力行方向のトルク）が生じ同方向に回転する。これにより、歯車３ｂは歯車３ａを反時計回り方向に回転させる。歯車３ａには図で時計回り方向のトルク（回生方向のトルク）が生じる。歯車３ａ、３ｂは、位置Ｐ１で互いに接触している。このとき、発電機４はエンジン１をクランキングしている。

図６（ｂ）に示すように、期間Ｔ２の時刻ｔ_４において、発電機４のトルクが、図で反時計回り方向のトルク（回生方向のトルク）に切り替わる。発電機４の回転速度は低下する。これにより、歯車３ａ、３ｂは、互いに接触しない状態となり、その後、歯車３ａ、３ｂの接触する位置が位置Ｐ１から位置Ｐ２に切り替わる。この間、歯車３ａには図で時計回り方向のトルク（回生方向のトルク）が生じているので、歯車３ａが位置Ｐ２で歯車３ｂに接触する際に発生する音を低減できる。または、歯車３ａ、３ｂが接触する際に音の発生を抑制できる。

図６（ｃ）に示すように、期間Ｔ３において、エンジン１の始動が完了して間もなくすると、回転方向は変わらないが、エンジン１におけるトルク（図で時計回り方向（回生方向）のトルク）が、図で反時計回り方向（力行方向）のトルクに切り替わる。つまり、エンジン１が発電機４を回転させる状態となる。

すなわち、期間Ｔ１では、発電機４がエンジン１を回転させる。期間Ｔ２では、歯車の接触する位置が切り替わる。期間Ｔ３では、エンジン１が発電機４を回転させる。

ここで、比較例としてのエンジン始動方法について、図７を参照して説明する。
図７（ａ）に示すように、期間Ｔ１については、本実施形態（図６（ａ））と同様である。

図７（ｂ）に示すように、歯車３ｂに図で時計回り方向のトルク（力行方向のトルク）が生じている状態でエンジン１を点火させた場合、歯車３ａ、３ｂの接触する位置が位置Ｐ１から位置Ｐ２に切り替わる。この際、歯車３ａには図で反時計回り方向のトルク（力行方向のトルク）が生じているので、歯車３ａが位置Ｐ２で歯車３ｂに衝突し、その際に大きな音が発生してしまう。

すなわち、本実施形態のエンジン始動方法を実行することで、歯車同士が衝突する際に発生する音を低減、または抑制できる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態として、発電機４がエンジン１をクランキングしている状態からのエンジン始動方法について、図８のフローチャートを参照して説明する。

図８において、ステップＳ５までは、図２と同様である。
制御部１４は、発電機４の現在の回転速度を取得し、回転速度が目標回転速度以上か否かを判定する（Ｓ６）。回転速度が目標回転速度以上の場合（Ｓ６：Ｙ）、ステップＳ９に進む。すなわち、エンジン１を発電機４によってクランキングさせる際、発電機４の回転速度を所定の回転速度以上となるよう回転させる。一方、回転速度が目標回転速度未満の場合は、ステップＳ７に進む。

ステップＳ９の動作は、取得した回転速度が目標回転速度に一致した場合（Ｓ７：Ｙ）と、回転速度が目標回転速度以上の場合（Ｓ６：Ｙ）とで異なる。前者の動作は、図２における説明と同様である。

後者の動作は、図２における説明と異なる。すなわち、制御部１４は、図９のマップを用いて、回転速度低下レートを取得し、発電機４の回転速度を回転速度低下レートに応じて、時間経過とともに低下させる（Ｓ９）。

制御部１４は、図９に示すような、エンジン１の油温と回転速度と回転速度低下レートの関係を示すマップを予め記憶しており、ステップＳ９では、エンジン１の油温と取得し、マップから、油温とエンジン１の回転速度に対応する回転速度低下レートを読み出す。油温が低い領域では、油温が高いほど、回転速度低下レートを小さく設定する。また、エンジン１の回転速度が低いほど、回転速度低下レートを小さく設定する。エンジン１の回転速度が低いほど、回転速度低下レートを小さく設定する理由は後述する。

次に、第２の実施形態のエンジン始動方法を図１０、図１１のタイミングチャートを参照して説明する。図１０は、ステップＳ６で発電機４の回転速度が目標回転速度未満と判定された場合のものであり、図１１は、ステップＳ６で発電機４の回転速度が目標回転速度以上と判定された場合のものである。

まずは、図１０について説明する。
符号２００は、エンジン始動要求が入力されるタイミングを示す。符号１００は、目標回転速度の推移を示し、符号１０１は、発電機４の回転速度の推移を示す。

時刻ｔ_１にエンジン始動要求が入力され、その後のステップＳ６で発電機４の回転速度が目標回転速度未満と判定すると、第１の実施形態と同様に、目標回転速度、発電機４の回転速度は時間経過とともに上昇する。そして、目標回転速度、発電機４の回転速度は、回転速度低下レートに応じて、時間経過とともに低下する。

符号１０２は、ステップＳ７で発電機４の回転速度が目標回転速度に一致した（Ｓ７：Ｙ）と判定するタイミングを示す。

時刻ｔ_２で発電機４の回転速度が目標回転速度に一致した（Ｓ７：Ｙ）と判定すると、目標回転速度は、回転速度低下レートに応じて、時間経過とともに低下する。発電機４の回転速度も回転速度低下レートに応じて、時間経過とともに低下する。エンジン１の回転速度は発電機４の回転速度と同じなので同様に低下する。第１の実施形態と同様に、目標回転速度は、最低回転速度Ｍｉｎ以上とするのが好ましい。

符号１０３は、発電機４に生じるトルクの推移を示す。発電機４においては、エンジン１を回転させる方向のトルク（力行方向のトルク）が時刻ｔ_１において既に発生しており、力行方向のトルクは時間経過とともに上昇する。その後、トルクは低下し、発電機４の回転速度が低下開始する時刻ｔ_３を経て、時刻ｔ_４において、トルクの方向が反転する。つまり、力行方向のトルクが回生方向のトルクに変わる。

ここで、図９に示すように、エンジン１の回転速度が低いほど、回転速度低下レートを小さく設定する理由を説明する。エンジン１の回転速度が低い場合に回転速度低下レートを大きくしてエンジン１の回転速度を急激に低下させると、回転速度が低くなりすぎてエンジン１が始動しない場合がある。そこで、エンジン１の回転速度が低いほど回転速度低下レートを小さくすることで、容易にエンジン１を始動できるようにしているのである。すなわち、エンジン１の回転速度が低いほど回転速度低下レートを小さくすることで容易にエンジン１を始動できる。

さて、その後の時刻ｔ_５において、発電機４の回生方向のトルクの大きさがエンジン１のフリクショントルクＦｔ以上であると判定する（図８のステップＳ１１：Ｙ）。

また、符号１０４はエンジン点火要求のタイミングを示す。第１の実施形態と同様に、時刻ｔ_５において、エンジン点火要求が発生する。

符号１０５はエンジン１に生じるトルクの推移を示す。エンジン１においては、回転方向とは反対方向のトルク（回生方向のトルク）が時刻ｔ_１で既に発生しており、回生方向のトルクは時間経過とともに上昇する。

エンジン１は、時刻ｔ_５におけるエンジン点火要求で点火開始し、時刻ｔ_６で始動完了すると、トルク（回生方向のトルク）が減少し、やがては、方向が反転する。つまり、エンジン１が発電機４を回転させる方向と同じ力行方向のトルク（図１０ではプラス値）に変化する。

符号１０６はエンジン始動完了の通知タイミングを示す。エンジン制御部１０は、時刻ｔ_６でエンジン１が始動完了すると、制御部１４にエンジン始動完了を通知する。

符号１０７は、制御部１４におけるエンジン始動完了の認識結果の推移を示す。制御部１４は、時刻ｔ_６にエンジン始動完了が通知されるまではエンジン１の始動が完了していないと認識し、時刻ｔ_６にエンジン始動完了が通知されてからはエンジン１の始動が完了したと認識する。

第１の実施形態と同様に、期間Ｔ１では、発電機４がエンジン１を回転させる。期間Ｔ２では、歯車の接触する位置が切り替わる。期間Ｔ３では、エンジン１が発電機４を回転させる。

次に、図１１について説明する。
符号２００は、エンジン始動要求が入力されるタイミングを示す。符号１００は、目標回転速度の推移を示し、符号１０１は、発電機４の回転速度の推移を示す。

時刻ｔ_２にエンジン始動要求が入力され、その後のステップＳ６で回転速度が目標回転速度以上と判定すると、目標回転速度、発電機４の回転速度は上昇せず、回転速度低下レートに応じて、時間経過とともに低下する。

符号１０２は、ステップＳ６で発電機４の回転速度が目標回転速度以上（Ｓ６：Ｙ）と判定するタイミングを示す。

時刻ｔ_２で発電機４の回転速度が目標回転速度以上（Ｓ６：Ｙ）と判定すると、目標回転速度は、回転速度低下レートに応じて、時間経過とともに低下する。発電機４の回転速度も回転速度低下レートに応じて、時間経過とともに低下する。エンジン１の回転速度は発電機４の回転速度と同じなので同様に低下する。

符号１０３は、発電機４に生じるトルクの推移を示す。発電機４においては、エンジン１を回転させる方向のトルク（力行方向のトルク）が既に発生している。その後、力行方向のトルクは低下し、発電機４の回転速度が低下開始する時刻ｔ_３を経て、時刻ｔ_４において、トルクの方向が反転する。つまり、力行方向のトルクが回生方向のトルクに変わる。

その後の時刻ｔ_５において、発電機４の回生方向のトルクの大きさがエンジン１のフリクショントルクＦｔ以上であると判定する（図８のステップＳ１１：Ｙ）。

符号１０４はエンジン点火要求のタイミングを示す。第１の実施形態と同様に、時刻ｔ_５において、エンジン点火要求が発生する。

符号１０５はエンジン１に生じるトルクの推移を示す。エンジン１においては、回転方向とは反対方向のトルク（回生方向のトルク）が既に発生している。

エンジン１は、時刻ｔ_５におけるエンジン点火要求で点火開始し、時刻ｔ_６で始動完了すると、トルク（回生方向のトルク）が減少し、やがては、方向が反転する。つまり、エンジン１が発電機４を回転させる方向と同じ力行方向のトルク（図１１ではプラス値）に変化する。

符号１０６はエンジン始動完了の通知タイミングを示す。エンジン制御部１０は、時刻ｔ_６でエンジン１が始動完了すると、制御部１４にエンジン始動完了を通知する。

符号１０７は、制御部１４におけるエンジン始動完了の認識結果の推移を示す。制御部１４は、時刻ｔ_６にエンジン始動完了が通知されるまではエンジン１の始動が完了していないと認識し、時刻ｔ_６にエンジン始動完了が通知されてからはエンジン１の始動が完了したと認識する。

第１の実施形態と同様に、期間Ｔ１では、発電機４がエンジン１を回転させる。期間Ｔ２では、歯車の接触する位置が切り替わる。期間Ｔ３では、エンジン１が発電機４を回転させる。

以上のように、上記のエンジン始動方法及びエンジン始動装置によれば、エンジン１を発電機４によってクランキングさせる際、発電機４の回転速度を所定の回転速度以上となるよう回転させる。そして、その後、回転速度を低下させ、発電機４の回生方向のトルクの大きさがエンジン１のフリクショントルク以上になった後に、エンジン１を点火する。これにより、シリーズハイブリッドカー、すなわち、エンジンの回転による車軸の駆動を行わない車両における歯打ち音を低減できる。

また、歯打ち音を低減することは、以下のように、シリーズハイブリッドカーにおいて高い意義がある。

まず、シリーズハイブリッドカーにおいて、バッテリ５の蓄電量の低下などにより、運転者の意志によらず、エンジン１を始動させる場合があり、この際に歯打ち音が発生すると、運転者は不意をうたれる。一方、エンジン１が車軸を駆動するハイブリッドカーでは、運転者の意志により、エンジン１を始動させる場合が多いので、不意をうたれる可能性は少ない。不意をうたれた場合は、歯打ち音がより大きく感じられ、快適性がより低下する。すなわち、シリーズハイブリッドカーの歯打ち音を低減することの意義は、エンジン１が車軸を駆動するハイブリッドカーの歯打ち音を低減することの意義より高いと言える。

また、シリーズハイブリッドカーにおいては、エンジン１が車軸を駆動しないので、フライホイールと減速機の歯車にかかる重量負荷が低い。一方、エンジン１が車軸を駆動するハイブリッドカーにおいては歯車にかかる重量負荷が高い。このため、シリーズハイブリッドカーの歯打ち音の方が大きくなる傾向にあり、快適性がより低下する。すなわち、シリーズハイブリッドカーの歯打ち音を低減することの意義は、エンジン１が車軸を駆動するハイブリッドカーの歯打ち音を低減することの意義より高いと言える。

以上、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

１ エンジン
３ 減速機
４ 発電機
５ バッテリ
６ 電動機
７ 車輪
１０ エンジン制御部
１１ 発電機制御部
１４ 制御部

Claims (5)

1. エンジンが歯車を介して発電機に連結され、前記発電機の発電電力でバッテリを充電し、前記バッテリの電力により電動機を回転させて車軸の駆動を行い、前記エンジンの回転による前記車軸の駆動を行わない車両のエンジン始動方法であって、
   前記エンジンを前記発電機によってクランキングさせる際、前記発電機の回転速度を所定の回転速度以上となるよう回転させ、
   その後、該回転速度を低下させ、
   前記発電機の回生方向のトルクの大きさが前記エンジンのフリクショントルク以上になった後に、前記エンジンを点火する
   ことを特徴とするエンジン始動方法。
2. 前記エンジンの油温が低いほど、前記所定の回転速度を高くすることを特徴とする請求項１記載のエンジン始動方法。
3. 前記エンジンの油温が高いほど、前記発電機の単位時間あたりの回転速度の低下量を小さくすることを特徴とする請求項１又は２記載のエンジン始動方法。
4. 前記エンジンの始動前の回転速度が低いほど、前記発電機の単位時間あたりの回転速度の低下量を小さくすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエンジン始動方法。
5. エンジンが歯車を介して発電機に連結され、前記発電機の発電電力でバッテリを充電し、前記バッテリの電力により電動機を回転させて車軸の駆動を行い、前記エンジンの回転による前記車軸の駆動を行わない車両のエンジン始動装置であって、
   前記エンジンを前記発電機によってクランキングさせる際、前記発電機の回転速度を所定の回転速度以上となるよう回転させ、その後、該回転速度を低下させ、前記発電機の回生方向のトルクの大きさが前記エンジンのフリクショントルク以上になった後に、前記エンジンを点火する制御部を備えることを特徴とするエンジン始動装置。

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