JP2002089417A

JP2002089417A - エンジン始動装置

Info

Publication number: JP2002089417A
Application number: JP2000277458A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Ishii; 崇啓石井; Kyugo Hamai; 九五浜井
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2002-03-27

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジン始動装置において、必要な最大トル
クが得られる設定としながらも発電電動機の小型化を可
能として、車載レイアウト性の向上を図るとともに、エ
ネルギ効率の向上ならびにコスト低減を図ること。【解決手段】入力部材１ａがエンジンＥＧの出力軸に
連結されているとともに出力部材１ｂが発電電動機ＭＧ
の回転子１１に連結されて発電電動機ＭＧとエンジンＥ
Ｇとを接続および切断するモータクラッチ１が設けら
れ、入力部材２ａが発電電動機ＭＧの回転子１１に連結
されているとともに出力部材２ｂが変速機ＡＴの入力軸
に連結されて発電電動機ＭＧと変速機ＡＴとを接続およ
び切断するＡＴクラッチ２が設けられ、制御手段３は、
エンジン始動時に、両クラッチ１，２を解放した状態で
発電電動機ＭＧを電動機として所定回転数以上まで回転
させ、その後、モータクラッチ１を締結させてエンジン
ＥＧを始動させる慣性始動制御を実行することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン始動装置
に関し、特に、エンジンと変速機との間に、発電機とし
て作動して回生を行ったり、電動機として作動して車両
に推進力を与えたりする発電電動機が設けられている車
両に適用する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの始動はセルモータによ
り行うものが一般的であるが、近年、エネルギ効率の向
上を図るために、エンジンと変速機との間に、発電電動
機を設け、機械的エネルギを電気に変換して蓄電した
り、電気的エネルギを機械的エネルギに変換して推進力
として与えたりする装置が提案されており、このような
装置にあっては、発電電動機によりエンジンを始動させ
ることも図られている。なお、このような従来技術とし
ては、特開平５−２６０６１０号公報に記載のものが公
知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のエンジン始動性
を確実にするには、発電電動機の最大出力トルクを最適
トルクに設定する必要があり、この場合、エンジンの始
動抵抗が最も大きいときでも始動が行えるように設定す
る。なお、このよう始動抵抗が大きい場合というのは、
例えば、寒冷環境においてエンジンオイルの粘性が大き
い場合である。このように発電電動機の出力トルクを、
必要最大出力トルクが得られるように設定した場合、エ
ンジンの始動抵抗が低い通常時にあっては、出力トルク
が過大でありエネルギロスとなるとともに、発電電動機
が大型となって、車載性が悪化するとともにコストアッ
プを招くという問題が生じる。この問題は、特に、上記
公報に記載されているように、エンジンと変速機とを結
ぶトルク伝達軸の周囲に発電電動機を設けた構成では、
発電電動機の設置自由度が低いため、車載レイアウト上
大きな問題となる。

【０００４】本発明は、上述の従来の問題点に着目して
成されたもので、必要な最大トルクが得られる設定とし
ながらも発電電動機の小型化を可能として、車載レイア
ウト性の向上を図るとともに、エネルギ効率の向上なら
びにコスト低減を図ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明は、エンジンと変速機との間に、電動機能と
発電機能とを備えた発電電動機が設けられ、この発電電
動機とエンジンとの間には、入力部材がエンジンの出力
軸に連結されているとともに出力部材が発電電動機の回
転子に連結されて発電電動機とエンジンとを接続および
切断するモータクラッチが設けられ、前記発電電動機と
変速機との間には、入力部材が発電電動機の回転子に連
結されているとともに出力部材が前記変速機の入力軸に
連結されて発電電動機と変速機とを接続および切断する
第２クラッチが設けられ、前記発電電動機ならびに２つ
のクラッチの作動を制御する制御手段が設けられ、この
制御手段は、エンジン始動時に、両クラッチを解放した
状態で発電電動機を電動機として所定回転数以上まで回
転させ、その後、前記モータクラッチを締結させてエン
ジンを始動させる慣性始動制御を実行することを特徴と
する。なお、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のエンジン始動装置において、前記制御手段は、前記慣
性始動制御を実行するときに前記モータクラッチを半ク
ラッチ状態とすることを特徴とする。また、請求項３に
記載の発明は、請求項１または２に記載のエンジン始動
装置において、前記制御手段は、エンジン始動時におい
て、エンジンオイル温度が所定温度を超えているときに
は、モータクラッチを締結したままの状態でモータを駆
動させる直結始動制御を実行し、一方、エンジンオイル
温度が所定温度以下のときに前記慣性始動制御を実行す
ることを特徴とする。また、請求項４に記載の発明は、
請求項１ないし３に記載のエンジン始動装置において、
前記制御手段は、エンジン始動時に、少なくともエンジ
ンオイル温度に基づき始動に必要なエネルギを求めて発
電電動機の回転数を決定し、この決定した回転数に基づ
いて発電電動機を駆動させることを特徴とする。また、
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４に記載のエ
ンジン始動装置において、前記モータクラッチとして、
湿式のクラッチが用いられ、前記制御手段は、前記慣性
始動制御を実行するにあたり、モータクラッチを締結す
る前に、モータクラッチを解放状態で入力部材と出力部
材を相対回転させて摩擦面を暖機することを特徴とす
る。また、請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５
に記載のエンジン始動装置において、前記制御手段は、
前記慣性始動制御においてモータクラッチを締結させる
際に、エンジン回転数とエンジンオイル温度とに基づい
てエンジン必要トルクを求め、さらにモータクラッチの
入力側と出力側の回転差に基づいてクラッチ結合圧力を
決定し、この決定値に応じてモータクラッチの締結状態
を制御することを特徴とする。

【０００６】

【発明の作用および効果】本発明では、エンジン始動時
には、制御手段は、慣性始動制御を実行し、モータクラ
ッチを切断してエンジンとの連結を切断した状態で発電
電動機を所定回転数以上まで回転させ、これにより発電
電動機のイナーシャに慣性エネルギを貯め、この状態で
モータクラッチを締結させる。したがって、エンジンの
出力軸が発電電動機の出力トルクに発電電動機の慣性エ
ネルギを加えたトルクで回転される。よって、発電電動
機をエンジンに直結させた状態から発電電動機を駆動さ
せる場合に比べて、発電電動機の必要最大出力トルクを
低減させることができ、その分だけ、発電電動機の小型
化を図ることができる。これにより、発電電動機をエン
ジンと変速機との間に設けるにあたり車載レイアウト性
の向上を図ることができる。

【０００７】請求項２に記載の発明では、制御手段は、
慣性始動制御を実行するときに、モータクラッチを半ク
ラッチ状態として発電電動機からエンジンへ伝達するト
ルクを徐々に増加させ、発電電動機に対する負荷の立ち
上がりを抑えて、少ないトルクで確実な始動を実行する
ことができる。

【０００８】請求項３に記載の発明では、制御手段は、
エンジン始動時に、エンジンオイル温度が所定温度を超
えているときには、直結始動制御を実行して、モータク
ラッチを締結したままの状態で発電電動機を駆動させて
エンジンの始動を行う。すなわち、エンジンオイル温度
が高くオイル粘性が低いときにはエンジンを始動させる
のに必要なトルクは小さくなる。そこで、この場合に
は、従来と同様の直結始動制御により、瞬時に始動させ
ることができるとともに、慣性エネルギを貯める作動を
省いて、消費エネルギの軽減を図ることができる。一
方、エンジンオイル温度が所定温度以下で、エンジンを
始動させるに必要なトルクが大きい場合は、上述した慣
性始動制御を実行し、従来よりも小さなトルクであるに
もかかわらずエンジン始動を可能とする。このように、
エンジン始動に必要なトルクの大きさに対応して、必要
最小限の出力トルクにより確実にエンジンの始動を行う
ことができる。さらに、請求項４に記載の発明は、制御
手段は、エンジン始動時にエンジンオイル温度に基づい
て始動に必要なエネルギを求めて発電電動機の回転数を
決定し、この決定した回転数に基づいて発電電動機を駆
動させる。したがって、いっそう的確な出力トルクで発
電電動機を駆動させて無駄のない駆動を行うことができ
る。請求項５に記載の発明にあっては、制御手段は、慣
性始動制御を実行するにあたり、モータクラッチを締結
する前に、湿式のモータクラッチを解放状態で入力部材
と出力部材を相対回転させる。すなわち、湿式のクラッ
チは、解放状態で摩擦面が離れていても流体の粘性によ
りドラグトルクを有しており、入力部材側の摩擦面と出
力部材側の摩擦面とが相対回転することにより、両摩擦
面に熱が発生して暖機が成される。したがって、その
後、モータクラッチを締結する際に、過剰なトルクがか
かることなく締結がスムーズに成されてトルク伝達が良
好に成され、その結果、エンジンの始動がスムーズに成
される。請求項６に記載の発明は、制御手段は、慣性始
動制御においてモータクラッチを締結させる際に、エン
ジン回転数とエンジンオイル温度とに基づいてエンジン
必要トルクを求め、さらにモータクラッチの入力側と出
力側の回転差に基づいてクラッチ結合圧力を決定し、こ
の決定値に応じてモータクラッチの締結状態を制御す
る。したがって、エンジン始動をよりいっそうスムーズ
に実行することができる。

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。（実施の形態１）まず、構成について説明する。図１は
本発明実施の形態１のエンジン始動装置を示す概略構成
図である。図においてＥＧはエンジン、ＡＴは自動変速
機、ＭＧは発電電動機、１はモータクラッチ、２はＡＴ
クラッチ（特許請求の範囲の第２クラッチ）である。

【０００９】前記発電電動機ＭＧは、回転子１１の周囲
にロータ１２が設けられ、このロータ１２の外周にステ
ータ１３が設けられ、ステータ１３はインバータ回路１
４に接続されて、ロータ１２の回転に伴ってその回転エ
ネルギを電気エネルギに変換してバッテリ１５に蓄電し
たり、ステータ１３に通電してロータ１２ならびに回転
子１１を回転させたりすることが可能に構成されてい
る。

【００１０】前記モータクラッチ１は、湿式の例えば多
板クラッチであって、入力部材１ａがエンジンＥＧの出
力軸２１に連結され、出力部材１ｂが発電電動機ＭＧの
回転子１１に連結されている。前記ＡＴクラッチ２は、
入力部材２ａが発電電動機ＭＧの回転子１１に連結さ
れ、出力部材２ｂが自動変速機ＡＴの図示を省略した入
力軸に連結されている。なお、上述した２つのクラッチ
１，２および発電電動機ＭＧは、エンジンＥＧあるいは
自動変速機ＡＴのハウジング内に収納されている。

【００１１】上述した発電電動機ＭＧ、インバータ回路
１４、モータクラッチ１およびＡＴクラッチ２の作動
は、制御手段３により制御される。なお、制御手段３に
は、センサ群３０が接続され、このセンサ群３０には、
スタートスイッチ、エンジン回転数センサ、エンジン水
温センサ、モータ速度センサなどが含まれている。この
制御手段３が実行するエンジン始動制御の流れを、図２
および図３に示すフローチャートにより説明する。ステ
ップ１０１では、エンジン状態を判定し、未始動であれ
ばステップ１０２に進み、始動中であればステップ１０
３に進み、始動完了であればステップ１４０に進む。な
お、このエンジン状態は、エンジン回転数センサからの
信号などにより判定することができる。ステップ１０２
では、図外のスタートスイッチがオンであるか否か判定
し、スタートスイッチがONであるか否か判定し、ＯＮで
あればステップ１０３に進んでエンジン始動制御を実行
するが、ＯＮでなければエンジン始動制御を実行するこ
となく１回の流れを終える。

【００１２】ステップ１０３では、エンジン始動エネル
ギを求める。なお、このエンジン始動エネルギ計算の詳
細については後述するが、ここでは、発電電動機ＭＧの
始動回転数と、モータクラッチ１における摩擦面の暖機
エネルギを求める。つまり、温度が低いとエンジンＥＧ
やモータクラッチ１におけるオイルの粘土が高く、エン
ジン始動エネルギが高くなるとともに、モータクラッチ
１における必要な暖機エネルギが高くなる、逆に温度が
低いとこれらのエネルギも低くて済む。そこでこの必要
なエネルギを求めるものである。続くステップ１０４で
は、ステップ１０３において計算した始動エネルギに応
じて始動方法を判断し、大トルクが必要な場合はステッ
プ１０５に進んで慣性エネルギ方式を選択し、大トルク
が不要である場合はステップ１０６に進んで直結方式を
選択する。ステップ１０７では、ステップ１０５，１０
６で選択した結合方法を判定し、慣性エネルギ方式の場
合はステップ１０８に進み、直結方式の場合はステップ
１３０に進む。

【００１３】ステップ１０８では、結合手順が、手順１
であるか手順２であるかを判定し、手順１の場合はステ
ップ１１０に進み、手順２の場合はステップ１２０に進
む。なお、この手順１，手順２は、エンジン始動におい
て、手順１の実行が完了したら手順２を実行するもので
あり、手順１はエネルギ蓄積などを含み、手順２はモー
タクラッチ１の結合などを含むものである。

【００１４】ステップ１１０に続くステップでは、エネ
ルギ蓄積を行うものであり、まずステップ１１１におい
て、発電電動機ＭＧにおける使用エネルギ積算を行う。
ステップ１１２では、暖機エネルギ＝（発電電動機の積
算エネルギ）−（発電電動機運動エネルギ）の計算によ
り、暖機エネルギを算出する。この暖機エネルギという
のは、モータクラッチ１において消費されたエネルギに
相当する。すなわち、湿式のクラッチ摩擦面間にはオイ
ルが溜まっており、このオイル粘性によりドラグトルク
を有している。そこで、発電電動機ＭＧを駆動させてモ
ータクラッチ１の出力部材１ｂを回転させると、このド
ラグトルクによりエネルギが消費される。この消費エネ
ルギＥは、ドラグトルク×回転数で求まる。一例とし
て、エネルギ消費が６２８Ｊのクラッチを用いた場合、
クラッチ摩擦面間に溜まっているオイルを−２５℃から
０℃まで上昇するのに必要なエネルギは２４０Ｊであ
り、約０．４ｓの回転により０℃まで上昇させることが
できる。したがって、本実施の形態では、このモータク
ラッチ１においてドラグトルクがほとんど無くなり、モ
ータクラッチ１が発電電動機ＭＧの出力の抵抗とならな
い状態までオイル温度が上昇するように暖機を行うよう
にしている。

【００１５】ステップ１１３では、モータ回転速度が所
定の始動回転数を超えたか否か判定し、モータ回転速度
が始動回転数を超えていない場合は、ステップ１１５に
進んで、発電電動機ＭＧにエネルギを蓄積するモータト
ルク制御を実行し、一方、ステップ１１３において、始
動回転数＜モータ回転速度の場合は、ステップ１１４に
進んで、ステップ１１２で求めた暖機エネルギが暖機必
要エネルギを越えたか否か判定し、超えていない場合は
ステップ１１６に進んでモータ速度制御を実行し、一
方、超えた場合はステップ１１７に進んで、次回は手順
２に進むものとする。すなわち、発電電動機ＭＧは、回
転子１１やロータ１２などの質量を有した回転部材を有
している。そこで、上述したステップ１１０から１１７
に至る手順１にあっては、この発電電動機ＭＧそれ自体
に、これら回転部材の質量に基づいて慣性エネルギを蓄
え、さらに、モータクラッチ１においてクラッチ摩擦面
間の温度を十分に上昇させてモータクラッチ１における
ドラグトルクを十分に低減させる処理を行うものであ
る。

【００１６】次に、ステップ１０８において、手順２を
実行すると判断した場合は、ステップ１２０以下のモー
タクラッチ１の結合を行う。この場合、まず、ステップ
１２１において、エンジン回転数が予め設定されている
アイドル回転数に到達したか否かを判断し、到達した場
合はステップ１３４に進んでエンジン始動完了とする
が、到達していない場合には、ステップ１２２に進ん
で、発電電動機ＭＧのトルク制御モード処理を行い、所
定のトルク制御にしたがって発電電動機ＭＧを駆動させ
る。続くステップ１２３では、モータクラッチ１を締結
する電流指令値を算出する。なお、この電流指令値は、
エンジンＥＧの始動トルクとクラッチ前後の回転数差と
の関数により求めるが、その詳細については、後述す
る。続くステップ１２４では、モータクラッチ１を結合
する電流を出力する。

【００１７】すなわち、慣性エネルギ方式でエンジンの
始動を行う場合は、まず、ステップ１１０に続く手順１
により発電電動機ＭＧをモータとして駆動させ、慣性エ
ネルギを貯めるとともに、湿式クラッチであるモータク
ラッチ１において、入力部材１ａと出力部材１ｂとの相
対回転に基づくオイルなどの粘性流体の流れにより暖気
エネルギを貯め、これにより所定の慣性エネルギならび
に暖気エネルギが貯まったら、手順２によりモータクラ
ッチ１を滑らせながら結合させてエンジンＥＧの始動を
実行する。

【００１８】次に、ステップ１０７において直結方式と
判断した場合の処理について説明する。ステップ１３０
では、モータクラッチ１が結合しているかどうか判断
し、結合していない場合にはステップ１３１に進んで、
モータクラッチ１を結合する電流を出力する。一方、結
合されている場合には、発電電動機ＭＧをモータとして
駆動させる。次に、ステップ１３３では、エンジン回転
数が所定のアイドル回転数に到達したか否か判定し、到
達した場合には、ステップ１３４に進んで、エンジン始
動完了とする。

【００１９】上述した慣性エネルギ方式あるいは直結方
式によってエンジンＥＧの始動が完了したら、ステップ
１０１において、エンジン始動完了と判断され、ステッ
プ１０４に進んで、エンジン水温がエンジン暖機終了を
示す所定の温度まで上昇したか否か判断し、暖機未完了
の場合は、ステップ１４１に進んで、エンジン回転数が
アイドル回転数に所定回転数αを加えたアイドルアップ
回転数よりも上か下か判断し、アイドルアップ回転数に
達していない場合には、ステップ１４２に進んで、発電
電動機ＭＧをトルク制御するか、さらに変動吸収速度制
御を実行して、発電電動機ＭＧによりエンジンＥＧの回
転数の安定化を図る。一方、アイドルアップ回転数を超
えている場合はステップ１４３に進んで、発電電動機Ｍ
Ｇを発電機として作動させて余分な機械エネルギを電気
エネルギとして回生してバッテリ１５に蓄積する。

【００２０】また、ステップ１４０において、エンジン
水温がエンジン暖機完了を示す温度に達した場合には、
ステップ１４５に進んで、発電電動機ＭＧに対するエン
ジン始動制御を終了して通常の制御へ移行する。

【００２１】次に、ステップ１０３におけるモータ始動
エネルギの計算について、図４のフローチャートにより
説明する。まず、ステップ２０１では、エンジン水温セ
ンサから信号を入力し、続くステップ２０２において、
エンジン水温すなわちエンジン温度が設定値以下である
か否か判断する。ここで設定値以下である場合には、ス
テップ２０３に進んで、オイル粘度計数を、１次元マッ
プにより求める。このマップは、エンジン温度の関数で
ある。次にステップ２０４において、オイル粘度に基づ
いてエンジン始動エネルギを求め、続くステップ２０５
において、エンジン始動エネルギに基づいて発電電動機
ＭＧの始動回転数を求める。さらに、ステップ２０６に
おいて、モータクラッチ１の摩擦面における暖機エネル
ギをエンジン温度に基づいて求め、さらに、ステップ２
０７において、始動モードを慣性エネルギモードと設定
する。一方、ステップ２０２において、エンジン温度が
設定値よりも高い場合は、ステップ２０８に進んで、始
動モードを直結モードと設定する。

【００２２】次に、ステップ１２３のクラッチ電流指令
値を求める処理の詳細について、図５のフローチャート
により説明する。ステップ３０１においてエンジン回転
数を入力し、続くステップ３０２においてエンジンＥＧ
が停止しているか回転を開始したか判断する。ここで停
止中の場合はステップ３１２に進んで、クラッチ電流を
最大とする。一方、回転を開始した場合は、ステップ３
０３に進んでエンジン温度を入力し、続くステップ３０
４では、予め設定されているエンジン回転数とエンジン
温度をファクタとした２次元マップによりエンストが生
じないトルクであるエンジン必要トルクを求める。

【００２３】次に、ステップ３０５により発電電動機Ｍ
Ｇの回転数を入力し、続くステップ３０６において、発
電電動機回転数とエンジン回転数との回転差を求め、続
くステップ３０７において、エンジン必要トルク／（回
転差×摩擦係数）の演算によりクラッチ圧力を求め、続
くステップ３０８において、クラッチ圧力に基づいて指
令電流を求める次にステップ３０９において、エンジン
回転数の偏差に基づいてエンジン入力エネルギを求め、
さらにステップ３１０において、エンジン回転数の偏差
に基づいてモータクラッチ１における推定摩擦係数を求
める。ちなみに、これらステップ３０９，３１０で得ら
れたエンジン入力エネルギならびに推定摩擦係数は、次
回の流れにおいて使用する。最後にステップ３１１にお
いて、ステップ３０３あるいは３０８で得られた指令電
流をモータクラッチ１に向けて出力する。

【００２４】なお、以上説明したエンジン始動制御を実
行する場合、ＡＴクラッチ２は、解放状態としており、
エンジンＥＧの始動後にＡＴクラッチ２を結合する。こ
の結合タイミングは任意であり、例えば、エンジンＥＧ
がアイドル回転まで上昇した後であって、運転者が自動
変速機ＡＴを走行ポジションにシフトした後とすること
ができ、また、このエンジン始動が走行途中のいわゆる
アイドルストップを行った後に行われる場合には、運転
者の発進操作に応じて行うことになる。

【００２５】以上説明したように、本実施の形態では、
エンジンＥＧを始動する場合、エンジンＥＧの温度に応
じ、エンジン温度が高く必要な始動トルクが低い場合
は、モータクラッチ１を結合させて直結状態で始動す
る。一方、エンジン温度が低くオイル粘性が高いことで
必要な始動トルクが高い場合は、モータクラッチ１を解
放させた状態で、まず、発電電動機ＭＧをモータとして
駆動させ、発電電動機ＭＧにおいて慣性エネルギを貯め
るとともに、モータクラッチ１において、摩擦面の間の
ドラグトルクを利用して入力部材１ａと出力部材１ｂと
の相対回転により摩擦面の間で熱を発生させて摩擦面を
暖機し、結合負荷が小さな状態とする。次に、発電電動
機ＭＧのイナーシャに必要な慣性エネルギが貯まるとと
もに、モータクラッチ１が暖機されたら（この暖機に要
する時間は、例えば、０．２秒程度の極めて短時間であ
る）、モータクラッチ１を結合させる。なお、この結合
開始の確認は、エンジン回転数の上昇や、発電電動機Ｍ
Ｇの回転数降下かあるいはトルク上昇により確認するこ
とができる。

【００２６】さらに、モータクラッチ１の結合の後は、
このモータクラッチ１の結合度を操作量として伝達トル
クの制御を行う。この場合、モータクラッチ１における
入力側と出力側との回転差、目標伝達トルク、推定摩擦
係数（これは、固定値としても温度に応じた可変値とし
ても良い）によりクラッチ結合度を決定する。なお、目
標伝達トルクは、エンジン回転数をフィードバックとす
るエンジン回転数制御の操作量によるか、エンジン回転
数とエンジン温度による多変数関数または固定値とする
ことができる。

【００２７】上述の制御に基づいてエンジンＥＧが目標
回転数に達した後は、自動変速機ＡＴがニュートラルで
あれば発電電動機ＭＧは、アイドリング回転数近辺で速
度制御を行い、またはトルク付与＋トルク変動吸収、ま
たは発電＋トルク変動吸収などを行って、エンジンＥＧ
の暖機完了までエンジン回転数の安定化を図る。ただ
し、暖機終了前に走行には言った場合、エンジン回転数
が所定のアイドルアップ回転よりも高くなるため、発電
を行って始動に使用した分のバッテリ電力を充電させ
る。以上説明したように、発電電動機ＭＧを回転させ慣
性エネルギを貯めてからモータクラッチ１を結合させる
ため、エンジンＥＧは、その時点で発生している発電電
動機ＭＧのトルクに加え、発電電動機ＭＧにおいて蓄積
された慣性エネルギにより回転され、したがって、発電
電動機ＭＧのみにより、エンジンＥＧと直結した状態
で、かつそれ自身が止まっている状態からエンジンＥＧ
を始動する場合に比べて少ないトルクでエンジンＥＧの
始動が可能となる。このように、本実施の形態では、発
電電動機ＭＧとしては、最大発生トルクがオイルの粘性
が低いときに直結状態でエンジン始動が可能な大きさの
もので済むことになり、最大発生トルクが従来よりも低
いもので済むため、発電電動機ＭＧの小型化、ならびに
コストダウンを図ることができる。特に、このような発
電電動機ＭＧの小型化は、本実施の形態で示したよう
に、エンジンＥＧと自動変速機ＡＴとの間に配置され
て、両者のいずれかのハウジング内に収容する構成にお
いて有効である。なお、このように慣性エネルギを利用
して始動するようにする場合は、モータクラッチ１やＡ
Ｔクラッチ２が必要になるが、これらのクラッチ１，２
は、発電電動機ＭＧによりエンジン始動や回生発電を行
う構成では必要な構成であるから、これらを設けること
がコストアップにつながるものではない。さらに、本実
施の形態では、上述したように、モータクラッチ１の暖
機を実行するため、モータクラッチ１を締結する際に摩
擦面に過剰なトルクがかかることなくトルク伝達がスム
ーズに成され、これによっても始動性に優れるととも
に、耐久性も向上できる。また、本実施の形態では、エ
ンジンＥＧの暖機が成されたかどうか判断し、暖機が完
了するまでの間、エンジン回転数に応じて、エンジン回
転数が高い場合には発電電動機ＭＧにより回生を行って
エネルギ効率の向上を図ることができ、一方、エンジン
回転数が低い場合には発電電動機ＭＧによりトルク制御
を実行してエンジンＥＧの駆動力の安定化を図ることが
できる。

【００２８】また、本実施の形態では、エンジン始動時
には、エンジン始動エネルギならびにモータクラッチ１
の暖機エネルギを算出し、これらのエネルギが得られる
よう発電電動機ＭＧを駆動させるようにした。したがっ
て、発電電動機ＭＧの駆動を必要最小限に駆動させて、
始動に要する時間を最小としながら確実にエンジン始動
を行うことができ、制御品質に優れるという効果が得ら
れる。加えて、本実施の形態では、慣性エネルギ方式に
よりエンジン始動を行うにあたり、エンジン回転数とエ
ンジン温度とに応じてエンジン始動に必要なトルクを求
め、さらにこの必要なトルク、発電電動機ＭＧとの回転
差およびクラッチ摩擦係数に応じてクラッチ結合圧を求
め、これに応じてモータクラッチ１の結合状態を制御す
るように構成したため、エンジンＥＧに対してスムーズ
なトルク伝達が成されて良好な始動性が得られる。

【００２９】以上、本発明の実施の形態を図面により詳
述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られ
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におけ
る設計の変更などがあっても本発明に含まれる。例え
ば、実施の形態では、モータとして電動機としての駆動
ならびに発電が可能な発電電動機ＭＧを用いた例を示し
たが、発電を行わない一般的なモータを用いても良い。
また、実施の形態では、モータとしての発電電動機ＭＧ
を、エンジンＥＧと自動変速機ＡＴとの間に設けたが、
エンジンＥＧに直接設けることも可能である。また、変
速機として自動変速機を示したが、手動の変速機を用い
てもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施の形態におけるエンジン始動装置を
示す概略構成図である。

【図２】実施の形態におけるエンジン始動制御の流れを
示すフローチャートである。

【図３】実施の形態におけるエンジン始動制御の流れを
示すフローチャートである。

【図４】実施の形態におけるエンジン始動エネルギ計算
の処理流れを示すフローチャートである。

【図５】実施の形態におけるクラッチ電流指令の処理流
れを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１モータクラッチ１ａ入力部材１ｂ出力部材２ＡＴクラッチ２ａ入力部材２ｂ出力部材３制御手段１１回転子１２ロータ１３ステータ１４インバータ回路１５バッテリ２１出力軸３０センサ群ＡＴ自動変速機ＥＧエンジンＭＧ発電電動機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J057 AA04 BB04 GA11 GA17 GA21 GB02 GB06 GC08 HH01 JJ01 5H115 PA12 PG04 PI16 PO17 PU01 PU22 PU23 PU25 PU29 QI04 RB08 RE01 RE02 SE04 SE05 TB01 TE02 TE08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンと変速機との間に、電動機能と
発電機能とを備えた発電電動機が設けられ、この発電電
動機とエンジンとの間には、入力部材がエンジンの出力
軸に連結されているとともに出力部材が発電電動機の回
転子に連結されて発電電動機とエンジンとを接続および
切断するモータクラッチが設けられ、前記発電電動機と
変速機との間には、入力部材が発電電動機の回転子に連
結されているとともに出力部材が前記変速機の入力軸に
連結されて発電電動機と変速機とを接続および切断する
第２クラッチが設けられ、前記発電電動機ならびに２つのクラッチの作動を制御す
る制御手段が設けられ、この制御手段は、エンジン始動
時に、両クラッチを解放した状態で発電電動機を電動機
として所定回転数以上まで回転させ、その後、前記モー
タクラッチを締結させてエンジンを始動させる慣性始動
制御を実行することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記慣性始動制御を実
行するときに前記モータクラッチを半クラッチ状態とす
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。
【請求項３】前記制御手段は、エンジン始動時におい
て、エンジンオイル温度が所定温度を超えているときに
は、モータクラッチを締結したままの状態でモータを駆
動させる直結始動制御を実行し、一方、エンジンオイル
温度が所定温度以下のときに前記慣性始動制御を実行す
ることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン
始動装置。
【請求項４】前記制御手段は、エンジン始動時に、少
なくともエンジンオイル温度に基づき始動に必要なエネ
ルギを求めて発電電動機の回転数を決定し、この決定し
た回転数に基づいて発電電動機を駆動させることを特徴
とする請求項１ないし３に記載のエンジン始動装置。
【請求項５】前記モータクラッチとして、湿式のクラ
ッチが用いられ、前記制御手段は、前記慣性始動制御を
実行するにあたり、モータクラッチを締結する前に、モ
ータクラッチを解放状態で入力部材と出力部材を相対回
転させて摩擦面を暖機することを特徴とする請求項１な
いし４に記載のエンジン始動装置。
【請求項６】前記制御手段は、前記慣性始動制御にお
いてモータクラッチを締結させる際に、エンジン回転数
とエンジンオイル温度とに基づいてエンジン必要トルク
を求め、さらにモータクラッチの入力側と出力側の回転
差に基づいてクラッチ結合圧力を決定し、この決定値に
応じてモータクラッチの締結状態を制御することを特徴
とする請求項１ないし５に記載のエンジン始動装置。