JP2000055186A

JP2000055186A - エンジン始動装置

Info

Publication number: JP2000055186A
Application number: JP10219468A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tabata; 淳田端; Yutaka Taga; 豊多賀
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-08-03
Filing date: 1998-08-03
Publication date: 2000-02-22

Abstract

(57)【要約】【課題】電動機のトルクを流体式トルク伝達装置を介
してエンジンに伝達してエンジンを始動する場合に、エ
ンジンの始動性を向上する。【解決手段】エンジンと、エンジンに対してトルクを
伝達可能な電動機と、エンジンと電動機との間のトルク
伝達経路に配置され、かつ、流体によりトルクの伝達を
おこなうトルクコンバータと、トルクコンバータの回転
部材同士を直結するために係合するロックアップクラッ
チとを備えたエンジン始動装置において、電動機により
エンジンを始動する場合にロックアップクラッチを係合
させるクラッチ機構係合手段（ステップ１，２，６）を
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、エンジンを始動
させるための電動機を有するエンジン始動装置に関する
ものである。特に、電動機とエンジンとの間のトルク伝
達経路に、流体によりトルクを伝達する流体式トルク伝
達装置が設けられているエンジン始動装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】エンジンが搭載された車両においては、
エンジンの内部で燃料を燃焼させて熱エネルギを発生さ
せ、この熱エネルギを機械エネルギ（動力）に変換して
車両を走行させている。エンジンは、その燃焼効率が良
く、かつ、高トルクが得られる運転領域が比較的狭い回
転数の範囲に限定されている。そこで、エンジンを動力
源とする車両においては、エンジンの出力回転数および
出力トルクを、走行条件に応じて変更する変速機が搭載
されている。

【０００３】一方、近年では、エンジンを駆動させる燃
料の節約と、エンジンの回転による騒音の低減と、燃料
の燃焼により発生する排気ガスの低減とを目的として、
エンジンおよび電動機とを搭載したハイブリッド車が提
案されている。このハイブリッド車においては、車両の
走行状態に基づいてエンジンまたは電動機を制御して、
車両を走行させるように構成されている。

【０００４】具体的には、エンジンを燃焼効率の良い回
転領域で運転させる一方、エンジンの燃焼効率の低下す
る運転領域においては、エンジンを停止して、電動機の
出力により車両を走行させることが可能である。また、
この電動機は、幅広い回転数領域で円滑にトルクを発生
することが可能である。したがって、上記ハイブリッド
車においては、変速機を設けることなく車両を走行させ
ることも可能である。しかしながら、車両の発進時や登
坂時などにおいては、低速であっても大きなトルク（駆
動力）を必要とするが、電動機のトルクを大きくするた
めには電動機を大型化しなければらならない。そこで、
電動機の大型化を抑制するために電動機と車輪との間の
トルク伝達経路に変速機を設ける構成が採用されてい
る。

【０００５】一方、エンジンのトルク変動や振動が変速
機に伝達されることを抑制するため、エンジンと変速機
との間のトルク伝達経路に、流体式トルク伝達装置を配
置することがある。この流体式トルク伝達装置は、エン
ジンの出力軸に接続された第１回転部材と、変速機の入
力軸に接続された第２回転部材とを備えている。また、
流体式トルク伝達装置のケーシングの内部には、作動流
体が封入されている。そして、第１回転部材の回転が流
体により第２回転部材に伝達される。この流体式トルク
伝動装置においては、トルクの伝達時に第１回転部材と
第２回転部材とが流体によって滑りが生じる。このた
め、エンジンのトルク変動が生じた場合でも、上記滑り
により、トルク変動や振動が変速機に伝達されにくいと
いう利点がある。

【０００６】上記のようなハイブリッド車に対して、前
記流体式トルク伝達装置を組み合わせて構成されたトル
ク制御装置の一例が、特開平８−１６８１０４号公報に
記載されている。この公報に記載されたトルク制御装置
は、内燃機関（エンジン）の出力軸に、電動機および発
電機として機能するモータ・ジェネレータが設けられて
いる。また、エンジンの出力軸は、直結クラッチ（クラ
ッチ機構）を有するトルクコンバータ（流体式トルク伝
達装置）を介して変速機に連結されている。この公報に
記載されたトルク制御装置においては、エンジンとトル
クコンバータとの間にモータ・ジェネレータが配置され
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載された
ハイブリッド車においては、モータ・ジェネレータを電
動機として機能させ、モータ・ジェネレータの出力をエ
ンジンの出力軸に伝達することにより、エンジンを始動
させることが可能である。ところで、エンジンと変速機
との間のトルク伝達経路に、電動機および流体式トルク
伝達装置を配置する場合のパターンは、その配置スペー
スまたは他の構成部品との位置関係などに基づいて決定
される。そして、エンジンと電動機との間のトルク伝達
経路に、流体式トルク伝達装置を配置する場合がある。

【０００８】この場合は、電動機のトルクにより第２回
転部材が回転し、第２回転部材の回転が流体により第１
回転部材に伝達され、ついでこのトルクがエンジンに伝
達されてエンジンが始動する。しかしながら、エンジン
と電動機との間に流体式トルク伝達装置が選択された場
合には、電動機から出力された動力が、第２回転部材と
第１回転部材との滑りによって損失し、エンジンの始動
性が低下する問題があった。

【０００９】この発明は上記の事情を背景としてなされ
たものであり、電動機からエンジンに伝達される動力
が、流体式トルク伝達装置を経由する際に損失すること
を抑制することの可能なエンジン始動装置を提供するこ
とを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、請求項１の発明は、エンジンと、
このエンジンに対してトルクを伝達可能な電動機と、前
記エンジンと前記電動機との間のトルク伝達経路に配置
され、かつ、流体によりトルクの伝達をおこなう流体式
トルク伝達装置と、この流体式トルク伝達装置の回転部
材同士を直結するために係合するクラッチ機構とを備え
たエンジン始動装置において、前記電動機により前記エ
ンジンを始動する場合に前記クラッチ機構を係合させる
クラッチ機構係合手段を備えていることを特徴とするも
のである。

【００１１】請求項１の発明によれば、電動機によりエ
ンジンを始動することが検出された場合は、クラッチ機
構が係合して回転部材同士が直結状態になる。このた
め、電動機からエンジンに伝達される動力が、回転部材
同士の間で機械的に伝達されることになり、回転部材同
士の間で伝達される動力の損失が抑制される。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１の構成に加え
て、前記電動機と車輪との間のトルク伝達経路に変速機
が設けられており、この変速機が、前記クラッチ機構を
係合可能な第１の変速比と、前記クラッチ機構を解放す
る第２の変速比とを選択可能であり、前記エンジン始動
検出手段により前記エンジンを始動することが検出され
た場合に、前記変速機の変速比として第１の変速比を選
択する変速比設定手段を備えていることを特徴とするも
のである。

【００１３】請求項２の発明によれば、請求項１の作用
に加えて、エンジン始動検出手段によりエンジンを始動
することが検出された場合は、車両の走行状態をパラメ
ータとして設定されている変速比の制御パターンに関わ
りなく、クラッチ機構を係合可能な変速比が選択され
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】つぎにこの発明を図を参照してよ
り具体的に説明する。図２は、この発明を適用したハイ
ブリッド車のシステム構成を示すブロック図である。車
両の動力源であるエンジン１としては、ガソリンエンジ
ンまたはディーゼルエンジンまたはＬＰＧエンジンまた
はガスタービンエンジンまたはジェットエンジン等の内
燃機関が用いられる。この実施例のエンジン１は、燃料
噴射装置および吸排気装置ならびに点火装置等を備えた
公知の構造のものである。

【００１５】また、エンジン１の吸気管には電子スロッ
トルバルブ１Ｂが設けられており、電子スロットルバル
ブ１Ｂの開度が電気的に制御されるように構成されてい
る。エンジン１から出力されるトルクの伝達経路には、
トルクコンバータ２およびモータ・ジェネレータ３なら
びに歯車変速機構４が配置されている。モータ・ジェネ
レータ３としては、例えば交流同期型のものが適用され
る。

【００１６】図３は、トルクコンバータ２および歯車変
速機構４の構成を示すスケルトン図である。このトルク
コンバータ２および歯車変速機構４を有する自動変速機
の内部には、作動流体としてのオートマチック・トラン
スミッション・フルード（図示せず）が封入されてい
る。

【００１７】トルクコンバータ２は、流体式トルク伝達
装置の一種であり、トルク増幅機能を備えている。この
トルクコンバータ２は、駆動側回転部材の回転を流体に
より従動側回転部材に伝達するものである。このトルク
コンバータ２は、ポンプインペラ７に一体化させたフロ
ントカバー８と、タービンランナ９を一体に取付けたハ
ブ１０と、ロックアップクラッチ１１とを有している。
ロックアップクラッチ１１は係合・解放可能に構成され
ており、ロックアップクラッチ１１が解放されている場
合は、ポンプインペラ７とタービンランナ９との間で、
流体の運動エネルギによりトルクの伝達がおこなわれ
る。また、ロックアップクラッチ１１が係合された場合
は、フロントカバー８とハブ１０とが機械的に直結され
る。

【００１８】フロントカバー８はエンジン１のクランク
シャフト１２に連結されている。また、ポンプインペラ
７およびタービンランナ９の内周側には、ステータ１３
が設けられている。このステータ１３は、ポンプインペ
ラ７からタービンランナ９に伝達されるトルクを増幅す
るためのものである。さらに、ハブ１０には入力軸１４
が接続されている。したがって、エンジン１のクランク
シャフト１２からトルクが出力されると、このトルクが
作動流体またはロックアップクラッチ１１を介して入力
軸１４に伝達される。

【００１９】これとは逆に、入力軸１４のトルクを、作
動流体またはロックアップクラッチ１１を介してエンジ
ン１に伝達することも可能である。このように、入力軸
１４のトルクをエンジン１に伝達する状態としては、車
輪の回転をエンジン１に伝達してエンジンブレーキ力を
作用させる場合と、またはモータ・ジェネレータ３のト
ルクをエンジン１に伝達してエンジン１を始動させる場
合とが例示される。

【００２０】前記歯車変速機構４は、副変速部１５およ
び主変速部１６から構成されている。副変速部１５は、
オーバドライブ用の遊星歯車機構１７を備えており、遊
星歯車機構１７はピニオンギヤ１７Ａを有する。このピ
ニオンギヤ１７Ａはキャリヤ１８により保持されてお
り、キャリヤ１８に入力軸１４が連結されている。この
遊星歯車機構１７を構成するキャリヤ１８とサンギヤ１
９との間には、多板クラッチＣ0 と一方向クラッチＦ0
とが設けられている。この一方向クラッチＦ0 は、サン
ギヤ１９がキャリヤ１８に対して相対的に正回転、つま
り、入力軸１４の回転方向に回転した場合に係合するよ
うになっている。そして、副変速部１５の出力要素であ
るリングギヤ２０が、主変速部１６の入力要素である中
間軸２１に接続されている。また、サンギヤ１９の回転
を選択的に止める多板ブレーキＢ0が設けられている。

【００２１】したがって、副変速部１５は、多板クラッ
チＣ0 もしくは一方向クラッチＦ0が係合した状態で遊
星歯車機構１７の全体が一体となって回転する。このた
め、中間軸２１が入力軸１４と同速度で回転し、低速段
となる。また、ブレーキＢ0を係合させてサンギヤ１９
の回転を止めた状態では、リングギヤ２０が入力軸１４
に対して増速されて正回転し、高速段となる。

【００２２】他方、主変速部１６は、三組の遊星歯車機
構２２，２３，２４を備えており、三組の遊星歯車機構
２２，２３，２４を構成する回転要素が、以下のように
連結されている。すなわち、第１遊星歯車機構２２のサ
ンギヤ２５と、第２遊星歯車機構２３のサンギヤ２６と
が互いに一体的に連結されている。また、第１遊星歯車
機構２２のリングギヤ２７と、第２遊星歯車機構２３の
ピニオンギヤ２８を保持したキャリヤ２９と、第３遊星
歯車機構２４のピニオンギヤ３０を保持したキャリヤ３
１とが連結されている。さらに、キャリヤ３１に出力軸
３２が連結されている。そして、車輪３２がトルク伝達
装置（図示せず）を介して車輪３２Ａに接続されてい
る。さらにまた、第２遊星歯車機構２３のリングギヤ３
３が、第３遊星歯車機構２４のサンギヤ３４に連結され
ている。

【００２３】この主変速部１６の歯車列においては、後
進側の１つの変速段と、前進側の４つの変速段とを設定
することができる。このような変速段を設定するための
摩擦係合装置、つまりクラッチおよびブレーキが、以下
のように設けられている。先ずクラッチについて述べる
と、リングギヤ３３およびサンギヤ３４と、中間軸２１
との間に第１クラッチＣ1 が設けられている。また、互
いに連結されたサンギヤ２５およびサンギヤ２６と、中
間軸２１との間に第２クラッチＣ2 が設けられている。

【００２４】つぎにブレーキについて述べると、第１ブ
レーキＢ1 はバンドブレーキであって、第１遊星歯車機
構２２のサンギヤ２５、および第２遊星歯車機構２３の
サンギヤ２６の回転を止めるように配置されている。ま
たこれらのサンギヤ２５，２６とケーシング３５との間
には、第１一方向クラッチＦ1 と、多板ブレーキである
第２ブレーキＢ2 とが直列に配列されている。第１一方
向クラッチＦ1 はサンギヤ２５，２６が逆回転、つまり
入力軸１４の回転方向とは反対方向に回転しようとする
際に係合するようになっている。

【００２５】第１遊星歯車機構２２はピニオンギヤ３６
を備えており、このピニオンギヤ３６がキャリヤ３７に
より保持されている。そして、キャリヤ３７とケーシン
グ３５との間に、多板ブレーキである第３ブレーキＢ3
が設けられている。そして第３遊星歯車機構２４はリン
グギヤ３８を備えており、リングギヤ３８の回転を止め
るブレーキとして、多板ブレーキである第４ブレーキＢ
4 と、第２一方向クラッチＦ2 とが設けられている。第
４ブレーキＢ4 および第２一方向クラッチＦ2は、ケー
シング３５とリングギヤ３８との間に相互に並列に配置
されている。なお、この第２一方向クラッチＦ2 はリン
グギヤ３８が逆回転しようとする際に係合するように構
成されている。さらに、歯車変速機構４の入力回転数を
検出する入力回転数センサ（タービン回転数センサ）４
Ａと、歯車変速機構４の出力軸３２の回転数を検出する
出力回転数センサ（車速センサ）４Ｂとが設けられてい
る。

【００２６】上記のように構成された歯車変速機構４に
おいては、各クラッチやブレーキなどの摩擦係合装置
を、図４の動作図表に示すように係合・解放することに
より、前進５段・後進１段の変速段を設定することがで
きる。なお、図４において○印は摩擦係合装置が係合す
ることを示し、◎印は、エンジンブレーキ時に摩擦係合
装置が係合することを示し、△印は摩擦係合装置が係合
・解放のいずれでもよいこと、言い換えれば、摩擦係合
装置が係合されてもトルクの伝達には無関係であること
を示し、空欄は摩擦係合装置が解放されることを示して
いる。

【００２７】また、この実施例では、シフトレバー４Ｃ
のマニュアル操作により、図５に示すようなシフトレバ
ーポジションを設定することが可能である。すなわち、
Ｐ（パーキング）ポジション、Ｒ（リバース）ポジショ
ン、Ｎ（ニュートラル）ポジション、Ｄ（ドライブ）ポ
ジション、４ポジション、３ポジション、２ポジショ
ン、Ｌ（ロー）ポジションの各ポジションを設定可能に
なっている。ここで、ＰポジションおよびＮポジション
は非走行ポジションであり、Ｒポジション、Ｄポジショ
ン、４ポジション、３ポジション、２ポジション、Ｌポ
ジションは走行ポジションである。また、走行ポジショ
ンのうち、Ｒポジションは後進ポジションであり、Ｄポ
ジション、４ポジション、３ポジション、２ポジショ
ン、Ｌポジションは前進ポジションである。

【００２８】また、図２に示された油圧制御装置３９に
より、歯車変速機構４における変速段の設定または切り
換え制御、ロックアップクラッチ１１の係合・解放やス
リップ制御、油圧回路のライン圧の制御、摩擦係合装置
の係合圧の制御などがおこなわれる。この油圧制御装置
３９は電気的に制御されるもので、歯車変速機構４の変
速を実行するための第１ないし第３のシフトソレノイド
バルブＳ1 ，〜Ｓ3 と、エンジンブレーキ状態を制御す
るための第４ソレノイドバルブＳ4 とを備えている。

【００２９】さらに、油圧制御装置３９は、油圧回路の
ライン圧を制御するためのリニアソレノイドバルブＳLT
と、歯車変速機構４の変速過渡時におけるアキュームレ
ータ背圧を制御するためのリニアソレノイドバルブＳLN
と、ロックアップクラッチ１１や所定の摩擦係合装置の
係合圧を制御するためのリニアソレノイドバルブＳLUと
を備えている。このように、歯車変速機構４および油圧
制御装置３９により、いわゆる有段式の自動変速機が構
成されている。

【００３０】図６は、モータ・ジェネレータ３の制御系
統を示すブロック図である。モータ・ジェネレータ３は
入力軸１４に接続されており、このモータ・ジェネレー
タ３は、機械エネルギと電気エネルギとを相互に変換す
る機能、言い換えれば、電動機としての機能と、発電機
としての機能とを兼備している。

【００３１】すなわち、モータ・ジェネレータ３は、入
力軸１４のトルクにより発電をおこない、その電気エネ
ルギをインバータ４０を介してバッテリ４１に充電する
ことが可能に構成されている。また、モータ・ジェネレ
ータ３から出力されたトルクを入力軸１４に伝達し、こ
のトルクをエンジン１または車輪３２Ａに伝達すること
も可能である。さらにまた、インバータ４０およびバッ
テリ４１にはコントローラ４２が接続されている。この
コントローラ４２は、バッテリ４１からモータ・ジェネ
レータ３に供給される電流値と、モータ・ジェネレータ
３により発電される電流値とを検出する機能を備えてい
る。また、コントローラ４２は、モータ・ジェネレータ
３の回転数を制御する機能と、バッテリ４１の充電状態
（ＳＯＣ：state of charge）を検出および制御する機
能とを備えている。

【００３２】図７は、図２および図６に示されたシステ
ムの制御回路を示すブロック図である。電子制御装置
（ＥＣＵ）５８は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）および
記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ）ならびに入力・出力インタ
ーフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構
成されている。

【００３３】この電子制御装置５８には、エンジン回転
数センサ５９の信号、エンジン水温センサ６０の信号、
イグニッションスイッチ６１の信号、バッテリ４１の充
電状態、およびモータ・ジェネレータ３の電流値を示す
コントローラ４２の信号、エアコンスイッチ６２の信
号、車速センサ４Ｂの信号、オートマチック・トランス
ミッション・フルードの温度を検出する油温センサ６３
の信号、シフトレバー４Ｃの操作位置を検出するシフト
ポジションセンサ６４の信号等が入力されている。

【００３４】また、電子制御装置５８には、運転者の停
車意図を検出するパーキングブレーキスイッチ６５の信
号、運転者の減速意図または制動意図を検出するフット
ブレーキスイッチ６６の信号、排気管（図示せず）の途
中に設けられた触媒温度センサ６７の信号、アクセルペ
ダル１Ａの踏み込み量を示すアクセル開度センサ６８の
信号、エンジン１の電子スロットルバルブ１Ｂの開度を
示すスロットル開度センサ６９の信号、タービン回転数
センサ４Ａの信号、モータ・ジェネレータ３の回転数セ
ンサ（レゾルバ）７０の信号等が入力されている。

【００３５】この電子制御装置５８からは、エンジン１
の点火装置７２を制御する信号、エンジン１の燃料噴射
装置７３を制御する信号、コントローラ４２を介してモ
ータ・ジェネレータ３を制御する信号、油圧制御装置３
９を制御する信号、エンジン１の作動状態を示すインジ
ケータ７４への表示信号、電子スロットルバルブ１Ｂの
開度を制御するアクチュエータ７５への制御信号などが
出力されている。

【００３６】このようにして、電子制御装置５８に入力
される各種の信号に基づいて、エンジン１の動作および
モータ・ジェネレータ３の動作ならびに歯車変速機構４
の動作が制御される。より具体的には、エンジン１の始
動・停止、または出力の制御は、シフトポジションセン
サ６４の信号、イグニッションスイッチ６１の信号、ア
クセル開度センサ６８の信号、バッテリ４１の充電状態
（電圧）を示す信号などに基づいておこなわれる。

【００３７】ここで、電子制御装置５８による歯車変速
機構４および油圧制御装置３９ならびにロックアップク
ラッチ１１の制御内容を具体的に説明する。電子制御装
置５８には、歯車変速機構４の変速比を制御する変速線
図（変速マップ）が記憶されている。この変速線図に
は、車両の走行状態、例えばアクセル開度と車速とをパ
ラメータとして、所定の変速段から他の変速段に変速
（アップシフトまたはダウンシフト）するための変速点
が設定されている。

【００３８】そして、この変速線図に基づいて変速判断
がおこなわれ、この変速判断が成立した場合は、電子制
御装置５８から制御信号が出力され、この制御信号が油
圧制御装置３９に入力される。その結果、所定のソレノ
イドバルブが動作し、所定の摩擦係合装置の係合・解放
がおこなわれて変速が実行される。そして、変速を実行
する摩擦係合装置の係合・解放のタイミング、および摩
擦係合装置に作用する油圧が、エンジントルクに基づい
て制御される。

【００３９】さらに、ロックアップクラッチ１１の動作
は、通常は、アクセル開度、車速、変速比（変速段）等
の条件に基づいて制御される。このため、電子制御装置
５８には、アクセル開度および車速をパラメータとし
て、ロックアップクラッチ１１を係合または解放する領
域を設定したロックアップクラッチ制御マップが記憶さ
れている。なお、ロックアップクラッチ１１の係合には
スリップ制御も含まれる。図８はロックアップクラッチ
制御マップの一例を示す図である。

【００４０】そして、所定の高速段、例えば、第４速ま
たは第３速が設定され、かつ、アクセル開度および車速
が所定値以上になった場合に、ロックアップクラッチ１
１を係合させる制御をおこなうことが可能である。ま
た、この実施例においては、上記制御の他に、Ｐポジシ
ョンまたはＮポジションが設定された状態において、モ
ータ・ジェネレータ３のトルクによりエンジン１を始動
させることが検出された場合においても、ロックアップ
クラッチ１１を強制的に係合させる制御がおこなわれ
る。

【００４１】また、この実施例においては、アクセル開
度および車速に基づく変速比の制御の他に、エンジン１
の始動判断の成立の有無に基づいて、変速比が制御され
る。すなわち、電子制御装置５８に記憶されている変速
線図に関わりなく、歯車変速機構４の変速比を制御する
ことが可能である。具体的には、車両の走行中にエンジ
ン１の始動判断が成立した場合は、歯車変速機構４の変
速段が、ロックアップクラッチ１１を解放させる変速
段、例えば第１速〜第３速である場合は、この変速段
を、ロックアップクラッチ１１の係合可能な変速段、例
えば第４速または第５速に、強制的に変更する制御がお
こなわれる。ついで、ロックアップクラッチ１１を係合
させる制御がおこなわれる。

【００４２】上記ハイブリッド車の制御内容を簡単に説
明する。イグニッションスイッチ６１がスタート位置に
操作されると、モータ・ジェネレータ３のトルクがエン
ジン１に伝達され、かつ、燃料噴射装置７３による燃料
噴射制御がおこなわれ、エンジン１が始動する。そし
て、エンジン水温が所定値になり、かつ、エアコンプレ
ッサ等の補機（図示せず）の駆動が不要であり、かつ、
バッテリ４１の充電が不要な場合は、所定時間後にエン
ジン１が自動的に停止される。

【００４３】そして、アクセルペダル１Ａが踏み込まれ
ると、モータ・ジェネレータ３のトルクが歯車変速機構
４に伝達されて車両が発進する。車両の発進時および低
速走行時のように、エンジン効率が低下する領域におい
ては、燃料噴射をおこなわず、モータ・ジェネレータ３
の出力のみにより車両が走行する。また通常走行時に
は、自動的にエンジン１が始動され、エンジン出力によ
り車両が走行する。高負荷走行時には、エンジン１の出
力およびモータ・ジェネレータ３の出力により車両が走
行する。

【００４４】車両の走行に必要なパワーは、アクセル開
度および車速に基づいて演算される。そして、予め電子
制御装置５８に記憶されている最適燃費線に基づいてエ
ンジン回転数が演算される。さらに、電子スロットルバ
ルブ１Ｂの開度制御をおこなうとともに、歯車変速機構
４の変速比に基づいてモータ・ジェネレータ３の回転数
を求め、エンジン回転数を制御する。これと同時に、必
要な駆動力に対して、モータ・ジェネレータ３が分担す
るトルクが演算される。

【００４５】車両の減速時または制動時には、車輪３２
Ａから入力されたトルクが歯車変速機構４を介して入力
軸１４に伝達される。すると、このトルクによりモータ
・ジェネレータ３が発電機として機能し、回収した電気
エネルギをバッテリ４１に充電する。また、バッテリ４
１は、充電量が所定の範囲になるように制御されてお
り、充電量が少なくなった場合は、エンジン出力を増大
させ、その一部をモータ・ジェネレータ３に伝達して発
電させる。なお、車両の停車時には自動的にエンジン１
が停止される。

【００４６】ここで、この実施例の構成と、この発明と
の対応関係を説明する。すなわち、モータ・ジェネレー
タ３がこの発明の電動機に相当し、クランクシャフト１
２とハブ１０と入力軸１４と出力軸３２とが、この発明
のトルク伝達経路に相当する。また、トルクコンバータ
２がこの発明の流体式トルク伝達装置に相当し、フロン
トカバー８とポンプインペラ７とタービンランナ９とハ
ブ１０とが、この発明の回転部材に相当する。また、ロ
ックアップクラッチ１１がこの発明のクラッチ機構に相
当し、歯車変速機構４がこの発明の変速機に相当する。

【００４７】つぎに、この発明の制御例を、図１のフロ
ーチャートに基づいて説明する。まず、コントローラ４
２から電子制御装置５８に入力される信号に基づいて、
バッテリ４１の充電値（ＳＯＣ）が所定値Ｌ％未満か否
かが判断される（ステップ１）。ここで、バッテリ４１
の充電値が所定値以上である場合は、バッテリ４１に充
電する必要性がないためそのままリターンされる。

【００４８】ステップで肯定判断された場合は、バッテ
リ４１に充電するにあたり、エンジン１を始動させる必
要性があるか否かが判断される（ステップ２）。すなわ
ち、バッテリ４１に充電する必要性があるとしても、モ
ータ・ジェネレータ３による回生制動中である場合は、
モータ・ジェネレータ３が発電機として機能することに
より、バッテリ４１に充電することが可能である。した
がって、この場合はステップ２で否定判断されてリター
ンされる。

【００４９】ステップ２で肯定判断された場合は、シフ
トポジションセンサ６４の信号により、シフトレバー４
Ｃが、走行ポジション、つまり、ＰポジションまたはＮ
ポジションに設定されているか否かが判断される（ステ
ップ３）。ここで、シフトレバー４Ｃが走行ポジション
に設定されている場合はステップ３で否定判断され、つ
いで車速センサ４Ｂの信号により車速が零、つまり車両
が停車中であるか否かが判断される（ステップ４）。こ
のステップ４では、車速がきわめて低車速であるか否か
を判断することも可能である。ステップ４で肯定判断さ
れた場合は、車両を停止させておくことを運転者が意図
していることになるため、油圧制御装置３９の動作によ
り第１クラッチＣ1 または第２クラッチＣ2 を解放させ
る制御がおこなわれる（ステップ５）。

【００５０】具体的には、シフトレバー４Ｃにより、走
行ポジションのうちの前進ポジションが設定されていた
場合は、第１クラッチＣ1 が解放される。また、シフト
レバー４ＣによりＲポジションが設定されていた場合
は、第２クラッチＣ2 が解放される。すなわち、入力軸
１４のトルクが出力軸３２に伝達されることのない状
態、いわゆるニュートラル状態に制御される。このステ
ップ５の制御は、ステップ５の以後におこなわれるステ
ップにおいて、エンジン１が始動された場合でも停車状
態を維持することを目的としておこなわれる。

【００５１】ステップ５についでロックアップクラッチ
１１を強制的に係合（オン）させる制御がおこなわれる
（ステップ６）。そして、モータ・ジェネレータ（Ｍ
Ｇ）３の出力トルクが、入力軸１４およびハブ１０なら
びにロックアップクラッチ１１を介して機械的にフロン
トカバー８に伝達される。さらに、このトルクがクラン
クシャフト１２に伝達され、かつ、燃料噴射装置７３に
よる燃料噴射が開始されてエンジン１が始動する（ステ
ップ７）。

【００５２】さらに、エンジン回転数センサ５９の信号
に基づいて、エンジン１の始動が完了したか否かが判断
される（ステップ８）。ステップ８で否定判断された場
合はステップ６に戻り、ステップ８で肯定判断された場
合は、モータ・ジェネレータ３から入力軸１４に伝達さ
れるトルクが零になり、かつ、ロックアップクラッチ１
１を解放（オフ）させる制御がおこなわれる（ステップ
９）。その結果、ポンプインペラ７とタービンランナ９
とが、流体によるトルク伝達状態に切り替わる。

【００５３】そして、ステップ５で解放した第１クラッ
チＣ1 または第２クラッチＣ2 を係合状態に復帰させる
制御をおこない（ステップ１０）、リターンされる。す
なわち、すでにモータ・ジェネレータ３から入力軸１４
に対してトルクが伝達されておらず、第１クラッチＣ1
または第２クラッチＣ2 を係合させても、出力軸３２か
らトルクが出力されないからである。

【００５４】また、ロックアップクラッチ１１が解放
（オフ）されており、エンジン１のトルクが流体により
入力軸１４に伝達される状態に切り替わっている。この
ため、第１クラッチＣ1 または第２クラッチＣ2 の係合
により、出力軸３２に伝達されることはない。

【００５５】前記ステップ３で肯定判断された場合は、
歯車変速機構４の第１クラッチＣ1および第２クラッチ
Ｃ2 が解放状態にある。このため、そのままモータ・ジ
ェネレータ３のトルクを入力軸１４に伝達しても、この
トルクが出力軸３２に伝達されないため、ステップ６に
進む。なお、ステップ３で肯定判断されるルーチンを経
由した場合は、ステップ１０の制御をおこなうことなく
リターンされる。

【００５６】また、ステップ４で否定判断された場合
は、車両が走行中であるため、ステップ６に進んでモー
タ・ジェネレータ３のトルクが入力軸１４を介して出力
軸３２に伝達されても支障はない。ところで、車両の走
行中においては、歯車変速機構４の変速段が、ロックア
ップクラッチ１１を係合しない低速段、例えば、第１速
または第２速に設定されている可能性がある。

【００５７】そこで、ステップ４で否定判断されてステ
ップ６に進んだ場合は、歯車変速機構４により現在設定
されている変速段を、強制的に他の変速段に変更するよ
うに、電子制御装置５８から制御信号が出力される。こ
こで、変更後の変速段は、ロックアップクラッチ１１を
係合可能な変速段、例えば第３速または第４速である。
その後、ロックアップクラッチ１１を係合させる制御が
おこなわれる。なお、このように、ステップ６で変速段
を強制的に変更する制御をおこなった場合は、ステップ
１０に進んでから、元の変速段に復帰させる制御がおこ
なわれる。

【００５８】図９は、図１のフローチャートにおいて、
ステップ３で肯定判断されるルーチンを経由してエンジ
ン１が始動される場合を示すタイムチャートである。エ
ンジン１の始動判断が成立しない状態においては、モー
タ・ジェネレータ３からエンジン１に伝達されるトルク
が零であり、かつ、エンジン回転数ＮＥも零のままであ
る。また、ロックアップクラッチ１１も解放（ＯＦＦ）
されている。

【００５９】そして、時間ｔ１においてエンジン１の始
動判断が成立すると、電子制御装置５８から油圧制御装
置３９に対して制御信号が出力される。すると、時間ｔ
２において、リニアソレノイドバルブＳLUが動作してロ
ックアップクラッチ１１を係合（ＯＮ）させる制御が開
始される。さらに、時間ｔ３において、ロックアップク
ラッチ１１の係合油圧が高められて完全に係合された状
態になる。その後、時間ｔ４に到達して、モータ・ジェ
ネレータ３によりエンジン１が始動し、エンジン回転数
が上昇する。

【００６０】ここで、図１のフローチャートに示された
機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明す
る。すなわち、ステップ１，２，６がこの発明のクラッ
チ機構係合手段に相当し、ステップ６がこの発明の変速
比設定手段に相当する。

【００６１】このように、上記の制御例によれば、モー
タ・ジェネレータ３によりエンジン１を始動することが
検出された場合は、シフトポジションに関わりなく、ま
たは車両が走行中か停止中かに関わりなく、トルクコン
バータ２のロックアップクラッチ１１が強制的に係合さ
れる。このため、モータ・ジェネレータ３からエンジン
１に伝達される動力が、入力軸１４およびハブ１０とフ
ロントカバー８との間で機械的に伝達されることにな
り、入力軸１４からフロントカバー８に伝達される動力
の損失が抑制される。したがって、エンジン１が迅速に
短時間で始動し、その始動性が向上する。

【００６２】また、上記制御例によれば、エンジン始動
検出手段によりエンジン１を始動することが検出された
場合は、アクセル開度および車速をパラメータとする変
速線図に関わりなく、ロックアップクラッチ１１を係合
することの可能な高速段が選択される。つまり、入力軸
１４の回転数を出力軸３２の回転数で除した値である変
速比の小さな変速段が選択される。そして、この変速段
の設定条件下で、ロックアップクラッチ１１の係合制御
と、モータ・ジェネレータ３によるエンジン１の始動制
御とが可能になる。また、出力軸３２の急激なトルク変
動によるショックが抑制され、車両の乗り心地が維持さ
れる。

【００６３】また、汎用されているスタータモータのト
ルクを、フライホイールを介してエンジンに伝達してエ
ンジンを始動させる場合に比べて、モータ・ジェネレー
タ３は高電圧系であり、始動トルクが出しやすい。ま
た、モータ・ジェネレータ３の方がスタータに比べて音
が静かで振動も少ない。なお、この発明の流体式トルク
伝達装置には、トルク増幅機能のないフルードカップリ
ングも含まれる。また、上記実施例においては、スター
タモータを備えていないものについて説明したが、スタ
ータモータを有する構成の車両についても、この発明を
適用することが可能である。そして、例えばスタータモ
ータがフェールした場合に、この発明の方法によりエン
ジンを始動するようにしてもよい。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、電動機によりエンジンを始動することが検出さ
れた場合は、クラッチ機構が係合して回転部材同士が直
結状態になる。このため、電動機からエンジンに伝達さ
れる動力が、回転部材同士の間で機械的に伝達されるこ
とになり、回転部材同士の間で伝達される動力の損失が
抑制される。したがって、エンジンが迅速に短時間で始
動し、その始動性が向上する。

【００６５】請求項２の発明によれば、請求項１の効果
に加えて、エンジン始動検出手段によりエンジンを始動
することが検出された場合は、予め設定されている変速
比の制御パターンに関わりなく、クラッチ機構を係合可
能な変速比が選択される。したがって、クラッチ機構を
係合させることの可能な車両の状態が限定されず、広範
囲の条件下に亘ってエンジンの始動性を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかるエンジン始動装置の制御例
を示すフローチャートである。

【図２】この発明が適用されたハイブリッド車のシス
テム構成を示すブロック図である。

【図３】図２に示された歯車変速機構およびトルクコ
ンバータの構成を示すスケルトン図である。

【図４】図３に示された歯車変速機構で各変速段を設
定するための摩擦係合装置の作動状態を示す図表であ
る。

【図５】図２に示された歯車変速機構を手動操作する
シフトレバーのシフトポジションを示す説明図である。

【図６】図２に示された一方のモータ・ジェネレータ
と、このモータ・ジェネレータの制御システムとを示す
ブロック図である。

【図７】図１に示されたハイブリッド車の制御回路を
示すブロック図である。

【図８】ロックアップクラッチ制御マップの一例を示
す図である。

【図９】図１のフローチャートに対応するタイムチャ
ートである。

【符号の説明】

１…エンジン、２…トルクコンバータ、３…モータ
・ジェネレータ、４…歯車変速機構、７…ポンプイ
ンペラ、９…タービンランナ、１０…ハブ、１１
…ロックアップクラッチ、１２…クランクシャフト、
１４…入力軸、３２Ａ…車輪、５８…電子制御装
置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンと、このエンジンに対してトル
クを伝達可能な電動機と、前記エンジンと前記電動機と
の間のトルク伝達経路に配置され、かつ、流体によりト
ルクの伝達をおこなう流体式トルク伝達装置と、この流
体式トルク伝達装置の回転部材同士を直結するために係
合するクラッチ機構とを備えたエンジン始動装置におい
て、前記電動機により前記エンジンを始動する場合に前記ク
ラッチ機構を係合させるクラッチ機構係合手段を備えて
いることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】前記電動機と車輪との間のトルク伝達経
路に変速機が設けられており、この変速機が、前記クラ
ッチ機構を係合可能な第１の変速比と、前記クラッチ機
構を解放する第２の変速比とを選択可能であり、前記エ
ンジン始動検出手段により前記エンジンを始動すること
が検出された場合に、前記変速機の変速比として第１の
変速比を選択する変速比設定手段を備えていることを特
徴とする請求項１に記載のエンジン始動装置。