JP7737567B2 - 車両用駆動装置 - Google Patents

Description

本開示は、車両用駆動装置に関する。

車両に搭載されるエンジンには、潤滑油としてエンジンオイルが注入されている（特許文献１～４参照）。また、低温環境下でエンジンオイルを暖める観点から、オイルパン等にヒータを備えた車両が提案されている（特許文献１～３参照）。

日本国特許第６３７２４５９号公報 日本国特許出願公開２０２０－７５６７８号公報 日本国特許第５２９３８３４号公報 日本国特許出願公開２０２２－５７２１０号公報

オイルパン等に設けられたヒータを作動させることにより、エンジンオイルを暖めてオイル粘度を低下させることができ、エンジンの始動性を高めることができる。しかしながら、エンジンに注入されるエンジンオイルについては、車両毎に種類および劣化状態が異なることから、エンジンオイルの粘度変化特性についても、車両毎に異なることが一般的であった。つまり、オイル温度に基づいてヒータを作動させるだけでは、オイル粘度を適切に低下させることが困難であり、エンジンの始動性を向上させることが困難となっていた。

本開示によれば、車両用駆動装置は、エンジンオイルを圧送する電動ポンプと、前記エンジンオイルを暖める電気ヒータと、出力軸を始動回転させるスタータモータと、を有する。前記車両用駆動装置は、前記電動ポンプ、前記電気ヒータおよび前記スタータモータを制御する制御システムを有する。前記制御システムは、エンジン始動前に前記電動ポンプを駆動し、前記電動ポンプの負荷トルクに基づいて前記エンジンオイルの第１実粘度を算出する。前記制御システムは、前記電気ヒータに第１エネルギーを与えて作動させ、前記電気ヒータを作動させてからエンジン始動前に前記電動ポンプを駆動し、前記電動ポンプの負荷トルクに基づいて前記エンジンオイルの第２実粘度を算出する。前記制御システムは、前記エンジンオイルの前記第２実粘度と目標粘度とに基づいて、前記電気ヒータに与える第２エネルギーを算出する。前記制御システムは、前記第２エネルギーを与えて前記電気ヒータに作動させた後に、前記スタータモータを駆動して前記出力軸を始動回転させる。

本開示によれば、エンジンの始動性を向上させる、という効果を奏し得る。

一実施形態の車両用駆動装置を備えた車両の一例を示す図である。 車両用駆動装置の一例を示す図である。 制御ユニットの基本構造の一例を示す図である。 燃焼発電モードと発電停止モードとの実行状況の一例を示す図である。 オイル加熱制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。 オイル加熱制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。 電動オイルポンプの負荷トルクとエンジンオイルの実粘度との関係の一例を示す図である。 エンジンオイルの温度と粘度との関係の一例を示す図である。 エンジンオイルの温度と粘度との関係の一例を示す図である。 エンジンオイルの温度と粘度との関係の一例を示す図である。 オイル粘度と始動エネルギーとの関係の一例を示す図である。 オイル加熱制御の実行状況の一例を示すタイミングチャートである。 他の実施形態の車両用駆動装置を示す図である。

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。なお、以下の説明において、同一または実質的に同一の構成や要素については、同一の符号を付して繰り返しの説明を省略する。

＜第１実施形態＞
＜車両構成＞
図１は一実施形態の車両用駆動装置１０を備えた車両１１の一例を示す図である。図１に示すように、車両用駆動装置１０は、エンジン１２およびスタータジェネレータ１３からなる発電ユニット１４と、車輪１５に連結された電動アクスル１６からなる駆動ユニット１７と、を有している。発電ユニット１４と駆動ユニット１７とは、インバータ１８およびバッテリパック１９からなる電源ユニット２０を介して互いに接続されている。なお、図示する車両１１は、所謂シリーズ方式のハイブリッド車両であるが、これに限られることはなく、シリーズパラレル方式のハイブリッド車両であっても良い。

図２は車両用駆動装置１０の一例を示す図である。図２に示すように、エンジン１２は、シリンダブロック２１と、これに取り付けられるシリンダヘッド２２と、を有している。また、エンジン１２は、シリンダブロック２１に回転可能に支持されるクランク軸（出力軸）２３と、シリンダブロック２１に往復動可能に収容されるピストン２４と、を有している。クランク軸２３とピストン２４とは、コネクティングロッド２５を介して互いに連結されている。さらに、シリンダヘッド２２は、燃焼室２６に燃料を噴射するインジェクタ２７と、燃焼室２６の混合気に点火する点火プラグ等からなる点火デバイス２８と、を有している。

エンジン１２は、エンジンオイルを圧送する電動オイルポンプ（電動ポンプ）３０を有している。電動オイルポンプ３０は、ギヤポンプからなるポンプ部３１と、ポンプ部３１を回転駆動するモータ部３２と、モータ部３２の通電状態を制御する駆動回路部３３と、を有している。電動オイルポンプ３０を駆動することにより、オイルパン３４内のエンジンオイルＸはシリンダブロック２１の油路から軸受等の各摺動部に供給される。エンジン１２内の各摺動部に供給されたエンジンオイルは、各摺動部を潤滑した後にシリンダブロック下部のオイルパン３４に戻される。また、エンジン１２のオイルパン３４には、通電によって発熱する電気ヒータ３５が設けられている。さらに、電動オイルポンプ３０、電気ヒータ３５、インジェクタ２７および点火デバイス２８には、電子制御ユニットであるエンジン制御ユニット３６が接続されている。

エンジン１２のクランク軸２３には、ベルト機構４０を介してスタータジェネレータ（スタータモータ）１３が連結されている。スタータジェネレータ１３は、ステータコイルが巻かれたステータ４１と、ステータ４１内に回転可能に収容されるロータ４２と、を有している。スタータジェネレータ１３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。つまり、スタータジェネレータ１３は、エンジン動力によって発電する発電機として機能するだけでなく、エンジン始動時にクランク軸２３を始動回転させる電動機として機能する。スタータジェネレータ１３のステータ４１には、複数のスイッチング素子等からなるスイッチング回路部４３が接続されている。また、インバータ１８のスイッチング回路部４３には、リチウムイオンバッテリ等のバッテリセルからなるバッテリパック１９が接続されている。

電動アクスル１６は、走行用モータ４４およびデファレンシャル機構４５を有している。走行用モータ４４は、ステータコイルが巻かれたステータ４６と、ステータ４６内に回転可能に収容されるロータ４７と、を有している。走行用モータ４４のロータ４７は、ギヤ列４８およびデファレンシャル機構４５を介して車輪１５に連結されている。走行用モータ４４を力行状態に制御することにより、走行用モータ４４によって車輪１５を駆動することができる。一方、走行用モータ４４を回生状態に制御することにより、走行用モータ４４を発電させて車輪１５を制動することができる。走行用モータ４４のステータ４６には、複数のスイッチング素子等からなるスイッチング回路部４９が接続されている。また、インバータ１８のスイッチング回路部４９には、バッテリパック１９が接続されている。さらに、インバータ１８には、電子制御ユニットであるモータ制御ユニット５０が接続されている。

バッテリパック１９は、複数のバッテリセルからなる複数のバッテリモジュール５１と、バッテリモジュール５１の充放電を監視するバッテリ制御ユニット５２と、を有している。また、バッテリパック１９は、充放電電流および端子電圧等を検出するバッテリセンサ５３を有している。電子制御ユニットであるバッテリ制御ユニット５２は、充放電電流および端子電圧等に基づいて、バッテリパック１９の充電状態であるＳＯＣ（State of Charge）を算出する。なお、バッテリパック１９のＳＯＣとは、バッテリパック１９に蓄えられる電気残量を示す比率であり、バッテリパック１９の満充電容量に対する蓄電量の比率である。

＜制御システム＞
図２に示すように、車両用駆動装置１０は、複数の電子制御ユニットからなる制御システム６０を有している。制御システム６０を構成する電子制御ユニットとして、前述したエンジン制御ユニット３６、モータ制御ユニット５０およびバッテリ制御ユニット５２がある。また、制御システム６０を構成する電子制御ユニットとして、前述した各制御ユニット３６，５０，５２に制御信号を出力する車両制御ユニット６１がある。これらの制御ユニット３６，５０，５２，６１は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワーク６２を介して互いに通信可能に接続されている。

車両制御ユニット６１は、各種制御ユニットや後述する各種センサからの入力情報に基づき、発電ユニット１４および駆動ユニット１７等の作動目標を設定する。そして、車両制御ユニット６１は、発電ユニット１４および駆動ユニット１７等の作動目標に応じた制御信号を生成し、これらの制御信号をエンジン制御ユニット３６およびモータ制御ユニット５０等に出力する。車両制御ユニット６１に接続されるセンサとして、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ６３があり、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサ６４がある。また、車両制御ユニット６１に接続されるセンサとして、車両１１の走行速度である車速を検出する車速センサ６５があり、外気温度を検出する温度センサ６６がある。さらに、車両制御ユニット６１には、制御システム６０の起動時に運転手に操作されるスタートスイッチ６７が接続されている。

図３は制御ユニット３６，５０，５２，６１の基本構造の一例を示す図である。図３に示すように、電子制御ユニットである制御ユニット３６，５０，５２，６１は、プロセッサ７０およびメインメモリ（メモリ）７１等が組み込まれたマイクロコントローラ７２を有している。メインメモリ７１には所定のプログラムが格納されており、プロセッサ７０によってプログラムが実行される。プロセッサ７０とメインメモリ７１とは、互いに通信可能に接続されている。なお、マイクロコントローラ７２に複数のプロセッサ７０を組み込んでも良く、マイクロコントローラ７２に複数のメインメモリ７１を組み込んでも良い。

また、制御ユニット３６，５０，５２，６１は、入力回路７３、駆動回路７４、通信回路７５、外部メモリ７６および電源回路７７を有している。入力回路７３は、各種センサから入力される信号を、マイクロコントローラ７２に入力可能な信号に変換する。駆動回路７４は、マイクロコントローラ７２から出力される信号に基づき、前述したインバータ１８、電動オイルポンプ３０および電気ヒータ３５等の各種デバイスに対する駆動信号を生成する。通信回路７５は、マイクロコントローラ７２から出力される信号を、他の制御ユニットに向けた通信信号に変換する。また、通信回路７５は、他の制御ユニットから受信した通信信号を、マイクロコントローラ７２に入力可能な信号に変換する。さらに、電源回路７７は、マイクロコントローラ７２、入力回路７３、駆動回路７４、通信回路７５および外部メモリ７６等に対し、安定した電源電圧を供給する。また、不揮発性メモリ等からなる外部メモリ７６には、プログラムおよび各種データ等が記憶される。

＜発電ユニットの制御モード＞
車両用駆動装置１０は、発電ユニット１４の制御モードとして、スタータジェネレータ１３を発電させる燃焼発電モードと、スタータジェネレータ１３の発電を停止させる発電停止モードと、を有している。燃焼発電モードは、エンジン１２を運転状態に制御するとともにスタータジェネレータ１３を発電状態に制御する制御モードである。また、発電停止モードは、エンジン１２およびスタータジェネレータ１３を停止状態に制御する制御モードである。

図４は燃焼発電モードと発電停止モードとの実行状況の一例を示す図である。図４に示すように、制御システム６０は、発電停止モードを実行した状態のもとで、バッテリパック１９のＳＯＣが閾値Ｓ１を下回ると、制御モードを発電停止モードから燃焼発電モードに切り替える。つまり、制御システム６０は、エンジン停止中にＳＯＣが閾値Ｓ１を下回ると、エンジン１２を始動するエンジン始動条件が成立したと判定し、スタータジェネレータ１３を駆動してエンジン１２を始動させる。その後、制御システム６０は、スタータジェネレータ１３を発電状態に制御し、制御モードを燃焼発電モードに切り替える。これにより、スタータジェネレータ１３を発電させてバッテリパック１９を充電することができ、バッテリパック１９のＳＯＣを徐々に増加させることができる。

また、制御システム６０は、燃焼発電モードを実行した状態のもとで、バッテリパック１９のＳＯＣが閾値Ｓ１よりも大きな閾値Ｓ２を上回ると、制御モードを燃焼発電モードから発電停止モードに切り替える。つまり、制御システム６０は、エンジン運転中にＳＯＣが閾値Ｓ２を上回ると、エンジン１２を停止させるエンジン停止条件が成立したと判定し、エンジン１２を停止させて制御モードを発電停止モードに切り替える。これにより、バッテリパック１９に蓄えられた電力を用いて走行用モータ４４を駆動することができ、エンジン１２を停止させた状態のもとで車両１１を走行させることができる。なお、発電停止モードであっても、車両減速時には、走行用モータ４４が回生状態に制御されるため、走行用モータ４４によってバッテリパック１９が充電される。

＜オイル加熱制御：フローチャート＞
前述したように、制御システム６０は、バッテリパック１９のＳＯＣが閾値Ｓ１を下回る場合に、エンジン１２を始動してスタータジェネレータ１３を発電状態に制御する。ここで、寒冷地等の低温環境下（例えば、－２０℃）においては、エンジンオイルの粘度（以下、オイル粘度と記載する。）が高くクランク軸２３の回転抵抗が大きいことから、スタータジェネレータ１３によってクランク軸２３を始動回転させることが困難であった。そこで、制御システム６０は、エンジン始動前に電気ヒータ３５を作動させてエンジンオイルを暖めることにより、オイル粘度を低下させてエンジン１２の始動性を向上させるオイル加熱制御を実行する。

以下、オイル加熱制御の実行手順について説明する。図５および図６は、オイル加熱制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。図５および図６に示されるフローチャートは、符号Ａの箇所で互いに接続されるとともに、符号Ｂの箇所で互いに接続されている。また、図５および図６に示されるオイル加熱制御の各ステップは、制御システム６０を構成するプロセッサ７０によって実行されるステップである。

図５に示すように、制御システム６０は、ステップＳ１０に進み、制御システム６０の起動が完了したか否かを判定する。制御システム６０は、ステップＳ１０においてシステム起動が完了したと判定すると、ステップＳ１１に進み、外気温度が所定の閾値Ａ１（例えば、０℃）を下回るか否かを判定する。制御システム６０は、ステップＳ１１において外気温度が閾値Ａ１を下回ると判定すると、ステップＳ１２に進み、エンジン始動前に電動オイルポンプ３０を一時的に駆動する。そして、ステップＳ１２において、制御システム６０は、電動オイルポンプ３０の負荷トルクに基づき、実際のオイル粘度である実粘度（第１実粘度）Ｖｘ１を算出する。

図７は電動オイルポンプ３０の負荷トルクとエンジンオイルの実粘度との関係の一例を示す図である。図７に示すように、エンジンオイルの実粘度Ｖｘ１は、電動オイルポンプ３０の負荷トルクが増加するほどに高くなっている。つまり、前述したステップＳ１２において、制御システム６０は、電動オイルポンプ３０の負荷トルクが大きくなるほどに、エンジンオイルの実粘度Ｖｘ１を高く算出する。なお、制御システム６０は、電動オイルポンプ３０の負荷トルクを、電動オイルポンプ３０の消費電流に基づき算出することが可能である。つまり、制御システム６０は、一定の回転速度で駆動される電動オイルポンプ３０の消費電流が大きくなるほどに、電動オイルポンプ３０の負荷トルクを大きく算出する。

図５に示すように、制御システム６０は、ステップＳ１２において実粘度Ｖｘ１を算出すると、ステップＳ１３に進み、所定のプレ加熱エネルギー（第１エネルギー）Ｅ１［ｋＷｈ］を与えて電気ヒータ３５を作動させる。制御システム６０は、ステップＳ１３において電気ヒータ３５を作動させると、ステップＳ１４に進み、再びエンジン始動前に電動オイルポンプ３０を一時的に駆動する。そして、制御システム６０は、ステップＳ１４において、電動オイルポンプ３０の負荷トルクに基づき、実際のオイル粘度である実粘度（第２実粘度）Ｖｘ２を算出する。なお、図７に示すように、制御システム６０は、ステップＳ１４においても、電動オイルポンプ３０の負荷トルクが大きくなるほどに、エンジンオイルの実粘度Ｖｘ２を高く算出する。

制御システム６０は、ステップＳ１４において実粘度Ｖｘ２を算出すると、ステップＳ１５に進み、電気ヒータ３５に与えるメイン加熱エネルギー（第２エネルギー）Ｅｘ２［ｋＷｈ］を算出する。ここで、メイン加熱エネルギーＥｘ２とは、オイル粘度を実粘度Ｖｘ２から目標粘度Ｖｔに下げるために必要なエネルギーであり、電気ヒータ３５によって消費される電力量つまりエネルギーである。なお、エンジンオイルの目標粘度Ｖｔとは、スタータジェネレータ１３を用いてエンジン１２を適切に始動させる観点から、エンジン始動時に求められるオイル粘度の上限値である。つまり、オイル粘度を目標粘度Ｖｔまで下げることにより、スタータジェネレータ１３によってクランク軸２３を適切に始動回転させることができ、エンジン１２を適切に始動することができる。

図８、図９および図１０は、エンジンオイルの温度と粘度との関係の一例を示す図である。図８および図９には、実線でエンジンオイルＯＡの粘度変化特性が示されており、図８および図１０には、破線でエンジンオイルＯＡとは別のエンジンオイルＯＢの粘度変化特性が示されている。また、図８および図９において、実粘度Ｖａ１は、ステップＳ１２で算出されるエンジンオイルＯＡの実粘度Ｖｘ１であり、実粘度Ｖａ２は、ステップＳ１５で算出されるエンジンオイルＯＡの実粘度Ｖｘ２である。また、図８および図１０において、実粘度Ｖｂ１は、ステップＳ１２で算出されるエンジンオイルＯＢの実粘度Ｖｘ１であり、実粘度Ｖｂ１は、ステップＳ１５で算出されるエンジンオイルＯＢの実粘度Ｖｘ２である。

図８に示すように、エンジンオイルＯＡを暖める前の実粘度が「Ｖａ１」であり、エンジンオイルＯＡを暖めた後の実粘度が「Ｖａ２」である場合には、エンジンオイルＯＡの粘度変化特性は特性線Ｌａであると算出される。また、エンジンオイルＯＢを暖める前の実粘度が「Ｖｂ１」であり、エンジンオイルＯＢを暖めた後の実粘度が「Ｖｂ２」である場合には、エンジンオイルＯＢの粘度変化特性は特性線Ｌｂであると算出される。このように、エンジンオイルの粘度変化特性は、エンジン１２に注入されるエンジンオイルの種類および劣化状態に応じて相違すると考えられる。

すなわち、図８に示すように、オイル粘度を共通の目標粘度Ｖｔまで下げる場合であっても、エンジンオイルＯＡについては温度Ｔａ２まで暖める必要があるのに対し、エンジンオイルＯＢについては温度Ｔａ２よりも高い温度Ｔｂ２まで暖める必要がある。このため、オイル粘度を共通の目標粘度Ｖｔまで低下させる場合であっても、エンジンオイルＯＡが注入される車両とエンジンオイルＯＢが注入される車両とでは、電気ヒータ３５に供給するためのメイン加熱エネルギーＥｘ２を互いに相違させる必要がある。

図９に示すように、エンジンオイルＯＡが注入された車両においては、プレ加熱エネルギーＥ１によって電気ヒータ３５を作動させることにより、エンジンオイルＯＡの温度が「Ｔｓ」から「Ｔａ１」に上昇し、実粘度が「Ｖａ１」から「Ｖａ２」に低下する。つまり、プレ加熱エネルギーＥ１によって電気ヒータ３５を作動させると、エンジンオイルＯＡの粘度は変化量Ｄａ１で低下する。このため、オイル粘度を実粘度Ｖａ２から目標粘度Ｖｔに低下させるためには、プレ加熱エネルギーＥ１、特性線Ｌａの傾きおよび変化量（差分）Ｄａ２からメイン加熱エネルギーＥａ２を求め、このメイン加熱エネルギーＥａ２を電気ヒータ３５に供給することが必要である。すなわち、前述したステップＳ１５においては、プレ加熱エネルギーＥ１、特性線Ｌａの傾きおよび変化量Ｄａ２（Ｄａ２＝Ｖａ２－Ｖｔ）に基づき、電気ヒータ３５に供給するためのメイン加熱エネルギーＥａ２（Ｅｘ２）が算出される。また、制御システム６０は、変化量Ｄａ２が大きくなるほどに、メイン加熱エネルギーＥａ２を大きく算出する。

図１０に示すように、エンジンオイルＯＢが注入された車両においては、プレ加熱エネルギーＥ１によって電気ヒータ３５を作動させることにより、エンジンオイルＯＢの温度が「Ｔｓ」から「Ｔｂ１」に上昇し、実粘度が「Ｖｂ１」から「Ｖｂ２」に低下する。つまり、プレ加熱エネルギーＥ１によって電気ヒータ３５を作動させると、エンジンオイルＯＢの粘度は変化量Ｄｂ１で低下する。このため、オイル粘度を実粘度Ｖｂ２から目標粘度Ｖｔに低下させるためには、プレ加熱エネルギーＥ１、特性線Ｌｂの傾きおよび変化量（差分）Ｄｂ２からメイン加熱エネルギーＥｂ２を求め、このメイン加熱エネルギーＥｂ２を電気ヒータ３５に供給することが必要である。すなわち、前述したステップＳ１５においては、プレ加熱エネルギーＥ１、特性線Ｌｂの傾きおよび変化量Ｄｂ２（Ｄｂ２＝Ｖｂ２－Ｖｔ）に基づき、電気ヒータ３５に供給するためのメイン加熱エネルギーＥｂ２（Ｅｘ２）が算出される。また、制御システム６０は、変化量Ｄｂ２が大きくなるほどに、メイン加熱エネルギーＥｂ２を大きく算出する。

図５に示すように、制御システム６０は、ステップＳ１５においてメイン加熱エネルギーＥｘ２を算出すると、ステップＳ１６に進み、オイル粘度が目標粘度Ｖｔであるときの始動エネルギーＥｓｔ１［ｋＷｈ］を算出する。この始動エネルギー（第１始動エネルギー）Ｅｓｔ１は、オイル粘度が目標粘度Ｖｔであるときのエンジン始動時に、スタータジェネレータ１３によって消費されるエネルギーである。また、制御システム６０は、ステップＳ１６において始動エネルギーＥｓｔ１を算出すると、ステップＳ１７に進み、オイル粘度が実粘度Ｖｘ２であるときの始動エネルギーＥｓｔ２［ｋＷｈ］を算出する。この始動エネルギー（第２始動エネルギー）Ｅｓｔ２は、オイル粘度が実粘度Ｖｘ２であるときのエンジン始動時に、スタータジェネレータ１３によって消費されるエネルギーである。

図１１はオイル粘度と始動エネルギーとの関係の一例を示す図である。図１１に示すように、始動エネルギーＥｓｔ１，Ｅｓｔ２は、オイル粘度が高くなるほどに大きくなっている。つまり、制御システム６０は、ステップＳ１６において、目標粘度Ｖｔが高いほどに始動エネルギーＥｓｔ１を大きく算出する。また、制御システム６０は、ステップＳ１７において、実粘度Ｖｘ２が高いほどに始動エネルギーＥｓｔ２を大きく算出する。なお、エンジンオイルの目標粘度Ｖｔは、シミュレーション等によって予め設定された固定値であるが、スタータジェネレータ１３等の経年劣化に応じて変化せても良い。

図６に示すように、制御システム６０は、ステップＳ１７において始動エネルギーＥｓｔ２を算出すると、ステップＳ１８に進み、始動エネルギーＥｓｔ１とメイン加熱エネルギーＥｘ２との合計値が、始動エネルギーＥｓｔ２を下回るか否かを判定する。ステップＳ１８において、始動エネルギーＥｓｔ１とメイン加熱エネルギーＥｘ２との合計値が、始動エネルギーＥｓｔ２を下回る状況とは、エンジン始動前に電気ヒータ３５を作動させた方がエンジン始動に伴う消費エネルギーが少ない状況である。一方、ステップＳ１８において、始動エネルギーＥｓｔ１とメイン加熱エネルギーＥｘ２との合計値が、始動エネルギーＥｓｔ２を上回る状況とは、エンジン始動前に電気ヒータ３５を作動させない方がエンジン始動に伴う消費エネルギーが少ない状況である。

制御システム６０は、ステップＳ１８において、始動エネルギーＥｓｔ１とメイン加熱エネルギーＥｘ２との合計値が、始動エネルギーＥｓｔ２を下回ると判定すると、ステップＳ１９に進み、バッテリパック１９のＳＯＣが閾値Ｓ１ａを下回るか否かを判定する。ここで、図４に示すように、閾値Ｓ１ａは閾値Ｓ１よりも若干大きく設定される閾値であり、ＳＯＣが閾値Ｓ１ａを下回る状況とは燃焼発電モードへの移行が近い状況である。そして、図６に示すように、制御システム６０は、ステップＳ１９においてＳＯＣが閾値Ｓ１ａを下回ると判定すると、エンジン始動を伴う燃焼発電モードへの移行が近いことから、ステップＳ２０に進み、メイン加熱エネルギーＥｘ２を用いて電気ヒータ３５を作動させる。

制御システム６０は、ステップＳ２０において電気ヒータ３５に対する通電が完了すると、ステップＳ２１に進み、エンジン始動前に電動オイルポンプ３０を一時的に駆動する。そして、制御システム６０は、ステップＳ２１において、電動オイルポンプ３０の負荷トルクに基づき、実際のオイル粘度である実粘度Ｖｘ３を算出する。制御システム６０は、ステップＳ２１において実粘度Ｖｘ３を算出すると、ステップＳ２２に進み、実粘度Ｖｘ３が目標粘度Ｖｔ以下であるか否かを判定する。制御システム６０は、ステップＳ２２において、実粘度Ｖｘ３が目標粘度Ｖｔを上回ると判定すると、エンジンオイルの暖めが十分ではないことから、ステップＳ２３に進み、所定エネルギーを追加して電気ヒータ３５を作動させる。また、制御システム６０は、ステップＳ２３において電気ヒータ３５を作動させると、ステップＳ２１に進んで再び実粘度Ｖｘ３を算出し、ステップＳ２２に進んで実粘度Ｖｘ３が目標粘度Ｖｔ以下であるか否かを判定する。つまり、実粘度Ｖｘ３が目標粘度Ｖｔ以下になるまで、電気ヒータ３５によるエンジンオイルの暖めが継続される。

制御システム６０は、ステップＳ２２において、実粘度Ｖｘ３が目標粘度Ｖｔ以下であると判定すると、エンジンオイルの暖めが十分であることから、ステップＳ２４に進み、バッテリパック１９のＳＯＣが閾値Ｓ１を下回るか否かを判定する。ステップＳ２４において、ＳＯＣが閾値Ｓ１を下回る状況とは、エンジン１２を始動して燃焼発電モードに移行する状況、つまりエンジン始動条件が成立する状況である。制御システム６０は、ステップＳ２４においてＳＯＣが閾値Ｓ１を下回ると判定すると、発電停止モードから燃焼発電モードに移行させるため、ステップＳ２５に進んで電動オイルポンプ３０を駆動し、ステップＳ２６に進んでスタータジェネレータ１３を駆動する。

これまで説明したように、制御システム６０は、第１ステップに相当するステップＳ１２において、電動オイルポンプ３０の負荷トルクに基づきエンジンオイルの実粘度Ｖｘ１を算出する。また、制御システム６０は、第２ステップに相当するステップＳ１３，Ｓ１４において、プレ加熱エネルギーＥ１によって電気ヒータ３５を作動させてから、電動オイルポンプ３０の負荷トルクに基づきエンジンオイルの実粘度Ｖｘ２を算出する。また、制御システム６０は、第３ステップに相当するステップＳ１５において、エンジンオイルの実粘度Ｖｘ２および目標粘度Ｖｔに基づいて、電気ヒータ３５に与えるメイン加熱エネルギーＥｘ２を算出する。さらに、制御システム６０は、第４ステップに相当するステップＳ２０，Ｓ２６において、メイン加熱エネルギーＥｘ２によって電気ヒータ３５を作動させた後に、スタータジェネレータ１３を駆動してエンジン１２を始動させる。これにより、エンジン始動に備えてオイル粘度を適切に下げることができ、エンジン１２の始動性を向上させることができる。

また、制御システム６０は、第４ステップに相当するステップＳ２０，Ｓ２５，Ｓ２６において、メイン加熱エネルギーＥｘ２によって電気ヒータ３５を作動させた後に、電動オイルポンプ３０を駆動してからスタータジェネレータ１３を駆動する。すなわち、電動オイルポンプ３０を駆動してエンジンオイルを圧送してから、スタータジェネレータ１３を駆動してクランク軸２３を始動回転させる。これにより、クランク軸２３の回転抵抗を下げることができるため、エンジン１２の始動性を更に向上させることができる。

また、制御システム６０は、ステップＳ１８において始動エネルギーＥｓｔ１とメイン加熱エネルギーＥｘ２との合計値が始動エネルギーＥｓｔ２以上であると判定すると、エネルギー効率を高める観点から電気ヒータ３５を作動させることなく、ステップＳ２４に進み、ＳＯＣが閾値Ｓ１を下回るか否かを判定する。すなわち、制御システム６０は、始動エネルギーＥｓｔ１とメイン加熱エネルギーＥｘ２との合計値が始動エネルギーＥｓｔ２を上回る状況のもとで、ＳＯＣが閾値Ｓ１を下回ってエンジン始動条件が成立した場合に、第４ステップに相当するステップＳ２０の実行を禁止する。この場合に、制御システム６０は、ステップＳ２０を迂回してステップＳ２４に進むことから、電気ヒータ３５を作動させることなく、スタータジェネレータ１３を駆動してエンジン１２を始動させる。このように、電気ヒータ３５を作動させるか否かについて、エネルギー消費の観点から適切に判定することができ、車両１１のエネルギー効率を高めることができる。

＜オイル加熱制御：タイミングチャート＞
前述したオイル加熱制御をタイミングチャートに沿って説明する。図１２はオイル加熱制御の実行状況の一例を示すタイミングチャートである。図１２に示すように、時刻ｔ１において制御システム６０が起動されると、時刻ｔ２では暖める前のエンジンオイルの実粘度Ｖｘ１が算出され、時刻ｔ３では暖めた後のエンジンオイルの実粘度Ｖｘ２が算出される。このように、エンジンオイルの実粘度Ｖｘ１，Ｖｘ２が算出されると、前述したように、電気ヒータ３５に与えるメイン加熱エネルギーＥｘ２が算出される。また、時刻ｔ４において発電停止モードによる走行が開始されると、走行用モータ４４の力行状態または回生状態に応じてバッテリパック１９のＳＯＣが増減する。

時刻ｔ５に示すように、ＳＯＣが閾値Ｓ１ａを下回ると（符号ａ１）、電気ヒータ３５が作動を開始する（符号ｂ１）。時刻ｔ６に示すように、所定時間に亘って電気ヒータ３５を作動させることにより、電気ヒータ３５によってメイン加熱エネルギーＥｘ２が消費されると、電気ヒータ３５は停止する（符号ｂ２）。この時刻ｔ６においては、エンジンオイルの暖めが完了していることから、オイル粘度は目標粘度Ｖｔまで低下している（符号ｃ１）。その後、時刻ｔ７に示すように、ＳＯＣが閾値Ｓ１を下回ることでエンジン始動条件が成立すると（符号ａ２）、スタータジェネレータ１３による始動回転が開始され（符号ｄ１）、エンジン１２が運転状態に制御される（符号ｄ２）。

＜第２実施形態＞
図２に示した例では、エンジン１２のオイルパン３４に電気ヒータ３５を設けているが、これに限られることはなく、エンジン１２の他の箇所に電気ヒータ３５を設けても良い。図１３は他の実施形態の車両用駆動装置８０を示す図である。

図１３に示すように、車両用駆動装置８０は、エンジン８１およびスタータジェネレータ１３からなる発電ユニット８２を有している。発電ユニット８２のエンジン８１は、所謂ドライサンプ方式の油圧システムを備えたエンジンである。エンジン８１は、エンジンオイルＸを貯留するオイルタンク８３と、オイルタンク８３の上流側に位置するスカベンジポンプ８４と、オイルタンク８３の下流側に位置する電動オイルポンプ３０と、を有している。また、エンジン８１は、オイルタンク８３に設けられる電気ヒータ３５を有している。

スカベンジポンプ８４を駆動することにより、エンジンオイルはオイルパン３４からオイルタンク８３に供給される。また、電動オイルポンプ３０を駆動することにより、オイルタンク８３内のエンジンオイルＸはシリンダブロック２１の油路から軸受等の各摺動部に供給される。エンジン８１内の各摺動部に供給されたエンジンオイルは、各摺動部を潤滑した後にシリンダブロック下部のオイルパン３４に戻される。また、電動オイルポンプ３０、電気ヒータ３５、スカベンジポンプ８４、インジェクタ２７および点火デバイス２８には、電子制御ユニットであるエンジン制御ユニット３６が接続されている。

このように、ドライサンプ方式のエンジン８１を備えた車両用駆動装置８０であっても、前述した車両用駆動装置１０と同様に機能させることができる。つまり、制御システム６０は、第１ステップに相当するステップＳ１２において、電動オイルポンプ３０の負荷トルクに基づきエンジンオイルの実粘度Ｖｘ１を算出する。また、制御システム６０は、第２ステップに相当するステップＳ１３，Ｓ１４において、プレ加熱エネルギーＥ１によって電気ヒータ３５を作動させてから、電動オイルポンプ３０の負荷トルクに基づきエンジンオイルの実粘度Ｖｘ２を算出する。また、制御システム６０は、第３ステップに相当するステップＳ１５において、エンジンオイルの実粘度Ｖｘ２および目標粘度Ｖｔに基づいて、電気ヒータ３５に与えるメイン加熱エネルギーＥｘ２を算出する。さらに、制御システム６０は、第４ステップに相当するステップＳ２０，Ｓ２６において、メイン加熱エネルギーＥｘ２によって電気ヒータ３５を作動させた後に、スタータジェネレータ１３を駆動してエンジン８１を始動させる。これにより、エンジン始動に備えてオイル粘度を適切に下げることができ、エンジン８１の始動性を向上させることができる。

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。前述の説明では、複数の制御ユニット３６，５０，５２，６１によって制御システム６０を構成しているが、これに限られることはない。例えば、１つの制御ユニットによって制御システム６０を構成しても良い。また、電気ヒータ３５として、電熱線によって発熱する電気ヒータを用いても良く、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータを用いても良い。また、電気ヒータ３５および電動オイルポンプ３０の電源は低電圧系のバッテリであるが、これに限られることはなく、高電圧系のバッテリパック１９から電気ヒータ３５および電動オイルポンプ３０に電力を供給しても良い。

図８、図９および図１０に示した例では、特性線Ｌａ，Ｌｂが直線であるが、これに限られることはなく、特性線Ｌａ，Ｌｂは曲線であっても良い。また、前述の説明では、２つの実粘度Ｖｘ１，Ｖｘ２に基づいて、粘度変化特性を現す特性線Ｌａ，Ｌｂを算出しているが、これに限られることはなく、３つ以上の実粘度に基づいて粘度変化特性を現す特性線Ｌａ，Ｌｂを算出しても良い。また、エンジンオイルの実粘度Ｖｘ２を算出する前に、電気ヒータ３５に供給されるプレ加熱エネルギーＥ１は、予め設定された固定値であっても良く、外気温度またはオイル温度等によって変化する値であっても良い。また、図７に示した例では、負荷トルクと実粘度Ｖｘ１，Ｖｘ２との関係を示す特性線が直線であるが、これに限られることはなく、負荷トルクと実粘度Ｖｘ１，Ｖｘ２との関係を示す特性線は曲線であっても良い。また、図７に示した例では、オイル粘度と始動エネルギーＥｓｔ１，Ｅｓｔ２との関係を示す特性線が直線であるが、これに限られることはなく、オイル粘度と始動エネルギーＥｓｔ１，Ｅｓｔ２との関係を示す特性線は曲線であっても良い。

図５および図６に示したフローチャートでは、ステップＳ１１において外気温度が閾値Ａ１以上であると判定されると、既にオイル粘度が低い状況であって電気ヒータ３５を作動させる必要が無いことから、ステップＳ２０を迂回してステップＳ２４に進んでいる。このように、制御システム６０は、外気温度に基づいてオイル粘度が低い状況であるか否かを判定しているが、これに限られることはなく、例えば、エンジンオイルの温度に基づいて、既にオイル粘度が低い状況であるか否かを判定しても良い。

図５および図６に示したフローチャートでは、始動エネルギーＥｓｔ１，Ｅｓｔ２に基づいて電気ヒータ３５を作動させるか否かを判定しているが、これに限られることはない。例えば、外気温度またはオイル温度が所定値を下回る状況のもとでは、始動エネルギーＥｓｔ１，Ｅｓｔ２を判定することなく、エンジン始動前に電気ヒータ３５を作動させても良い。また、図５および図６に示したフローチャートでは、メイン加熱エネルギーＥｘ２によって電気ヒータ３５を作動させた後に、改めてエンジンオイルの実粘度Ｖｘ３を判定しているが、これに限られることはない。つまり、メイン加熱エネルギーＥｘ２によって電気ヒータ３５を作動させた後に、改めてエンジンオイルの実粘度Ｖｘ３を判定することなく、エンジン始動条件が成立した場合には、スタータジェネレータ１３を駆動してエンジンを始動しても良い。

前述の説明では、電動機および発電機として機能するスタータジェネレータ１３をスタータモータとして使用しているが、これに限られることはない。例えば、フライホイールのリングギヤに噛み合うピニオンを備えた電動モータをスタータモータとして用いても良く、クランク軸２３に直結されるモータジェネレータをスタータモータとして用いても良い。また、クランク軸２３に対して、ダンパ機構、クラッチ機構または遊星歯車機構等を介して連結されるモータジェネレータを、スタータモータとして用いても良い。

１０ 車両用駆動装置
１１ 車両
１２ エンジン
１３ スタータジェネレータ（スタータモータ）
１５ 車輪
２３ クランク軸（出力軸）
３０ 電動オイルポンプ（電動ポンプ）
３５ 電気ヒータ
４４ 走行用モータ
６０ 制御システム
７０ プロセッサ
７１ メインメモリ（メモリ）
８０ 車両用駆動装置
８１ エンジン
Ｖｘ１ 実粘度（第１実粘度）
Ｖｘ２ 実粘度（第２実粘度）
Ｖｔ 目標粘度
Ｅ１ プレ加熱エネルギー（第１エネルギー）
Ｅｘ２，Ｅａ２，Ｅｂ２ メイン加熱エネルギー（第２エネルギー）
Ｄａ２，Ｄｂ２ 変化量（差分）
Ｅｓｔ１ 始動エネルギー（第１始動エネルギー）
Ｅｓｔ２ 始動エネルギー（第２始動エネルギー）

Claims (10)

1. エンジンを備える車両用駆動装置であって、
   前記エンジンに設けられ、エンジンオイルを圧送する電動ポンプと、
   前記エンジンに設けられ、前記エンジンオイルを暖める電気ヒータと、
   前記エンジンに設けられ、出力軸を始動回転させるスタータモータと、
   互いに通信可能に接続されるプロセッサおよびメモリを備え、前記電動ポンプ、前記電気ヒータおよび前記スタータモータを制御する制御システムと、
   を有し、
   前記制御システムは、
   エンジン始動前に前記電動ポンプを駆動し、前記電動ポンプの負荷トルクに基づいて前記エンジンオイルの第１実粘度を算出する第１ステップと、
   前記電気ヒータに第１エネルギーを与えて作動させ、前記電気ヒータを作動させてからエンジン始動前に前記電動ポンプを駆動し、前記電動ポンプの負荷トルクに基づいて前記エンジンオイルの第２実粘度を算出する第２ステップと、
   前記エンジンオイルの前記第２実粘度と目標粘度とに基づいて、前記電気ヒータに与える第２エネルギーを算出する第３ステップと、
   前記第２エネルギーを与えて前記電気ヒータに作動させた後に、前記スタータモータを駆動して前記出力軸を始動回転させる第４ステップと、
   を実行する、
   車両用駆動装置。
2. 請求項１に記載の車両用駆動装置において、
   前記制御システムは、前記第４ステップにおいて、
   前記第２エネルギーを与えて前記電気ヒータを作動させた後に、前記電動ポンプを駆動してから前記スタータモータを駆動して前記出力軸を始動回転させる、
   車両用駆動装置。
3. 請求項１に記載の車両用駆動装置において、
   前記制御システムは、前記第１ステップにおいて、
   前記電動ポンプの負荷トルクが大きくなるほどに、前記第１実粘度を高く算出する、
   車両用駆動装置。
4. 請求項１に記載の車両用駆動装置において、
   前記制御システムは、前記第２ステップにおいて、
   前記電動ポンプの負荷トルクが大きくなるほどに、前記第２実粘度を高く算出する、
   車両用駆動装置。
5. 請求項１に記載の車両用駆動装置において、
   前記制御システムは、前記第３ステップにおいて、
   前記第２実粘度と前記目標粘度との差分が大きくなるほどに、前記第２エネルギーを大きく算出する、
   車両用駆動装置。
6. 請求項１に記載の車両用駆動装置において、
   前記制御システムは、前記第３ステップにおいて、
   前記第１実粘度、前記第２実粘度および前記第１エネルギーに基づいて、前記エンジンオイルの粘度変化特性を算出し、
   前記粘度変化特性、前記第２実粘度および前記目標粘度に基づいて、前記第２エネルギーを算出する、
   車両用駆動装置。
7. 請求項１に記載の車両用駆動装置において、
   前記制御システムは、
   前記エンジンオイルの粘度が前記目標粘度である場合に前記スタータモータによって消費される第１始動エネルギーを算出し、
   前記エンジンオイルの粘度が前記第２実粘度である場合に前記スタータモータによって消費される第２始動エネルギーを算出し、
   前記第１始動エネルギーと前記第２エネルギーとの合計値が前記第２始動エネルギーを下回る状況のもとで、エンジン始動条件が成立した場合に、前記第４ステップを実行する、
   車両用駆動装置。
8. 請求項７に記載の車両用駆動装置において、
   前記制御システムは、
   前記第１始動エネルギーと前記第２エネルギーとの合計値が前記第２始動エネルギーを上回る状況のもとで、エンジン始動条件が成立した場合に、
   前記第４ステップの実行を禁止し、前記電気ヒータを作動させずに前記スタータモータを駆動して前記出力軸を始動回転させる、
   車両用駆動装置。
9. 請求項７に記載の車両用駆動装置において、
   前記制御システムは、前記目標粘度が高くなるほどに、前記第１始動エネルギーを大きく算出し、
   前記制御システムは、前記第２実粘度が高くなるほどに、前記第２始動エネルギーを大きく算出する、
   車両用駆動装置。
10. 請求項１に記載の車両用駆動装置において、
    車輪に連結される走行用モータを有する、
    車両用駆動装置。