JP5056869B2 - エンジン始動方法及び装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両走行に使用するモータによるエンジン始動方法及びその方法に使用される装置に関するものである。
近年、環境改善のためのエミッション規制とＣＯ２削減を狙った燃費規制が世界的に強化されつつある中で、車両の駆動源としてエンジンとともにモータを搭載し、モータの出力とエンジンの出力とを組み合わせて走行可能なパラレル式ハイブリッド型車両が開発されている。一般に、このようなパラレル式ハイブリッド型車両では、低回転域では、エミッション、効率が良くないエンジンに代わり、加速レスポンスが良いモータで駆動し、中高回転領域では、エミッション、効率が良くなるエンジンで主に駆動させるようにしている。このパラレル式ハイブリッド型車両を記載した非特許文献１には、図１１に示すように、ディーゼルエンジン（Diesel Engine）２０１と、該ディーゼルエンジン２０１のクランクシャフトに直結された扁平型モータ（Moter）２０２と、扁平型モータ２０２をコントロールするインバータ（Inverter）２０３と、扁平型モータ２０２の回生電力を蓄積するバッテリ（Battery）２０４と、扁平型モータ２０２の出力軸の回転を変速させてドライブシャフト２０７に伝達するトランスミッション（Transmission）２０５と、扁平型モータ２０２とトランスミッション２０５との間に設けられたクラッチ（Clutch）２０６と、ドライブシャフト２０７の回転を車輪２０８の車軸２０９に伝達するデファレンシャルギヤ２１０とを備えたものが記載されている。このような構成のパラレル式ハイブリッド型車両により、車両より発生するエミッションとＣＯ２とを同時に削減するものである。
’03自動車技術会春季学術講演会 ２００３５２４６ 小型トラック用パラレルハイブリッドシステムの開発
しかし、非特許文献１のパラレル式ハイブリッド型車両では、エンジンの始動に専用のスタータを用いることなく、ハイブリッドで使用される扁平型モータが用いられる。そのため、該モータにエンジン点火までに必要なトルクも出力可能なモータ性能が必要となる。この必要なトルクとしては、クランクシャフト（エンジン出力軸）等を回転させる始動トルク及びクランクシャフト等の回転を加速させる加速トルクがあり、大きなトルクとなるため、モータも強力なものが必要で大型化してしまうという問題があった。
そこで、本発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、パラレル式ハイブリッド型車両の走行時に使用するモータ装置において、車両のエンジン始動時に大きな始動トルクを発生させることができ、かつ装置の小型化が可能なエンジン始動方法及びその方法に使用される装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明の構造上の特徴は、モータに逆回転電流を通電し、前記モータが回転を始める初期回転位置より、前記モータに連結されるモータ出力軸の正回転方向の回転と反対の逆回転方向に前記モータ出力軸を駆動回転させ、この逆回転方向の駆動により、エンジン出力軸に連結された第１部材と前記モータ出力軸に連結された第２部材とが周方向において一致する中立位置から逆回転方向に前記第２部材を前記第１部材に対して変位させて、前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ該第１部材と該第２部材とが前記中立位置で保持されるよう付勢する弾性手段を弾性変形させ、前記モータ出力軸を前記正回転方向に付勢させる力を前記弾性手段に貯めるモータ逆回転駆動工程と、前記モータの通電を停止させ、前記第１部材に対して前記中立位置から逆回転方向に変位した前記第２部材が前記中立位置に復帰するよう、前記弾性手段による付勢力を解放させて前記モータ出力軸を前記正回転方向に回転させる付勢正回転工程と、 前記モータに正回転電流を通電し、前記モータ出力軸を前記正回転方向に駆動回転させるモータ正回転駆動工程と、前記モータ正回転駆動工程の回転により前記エンジン出力軸を回転させてエンジンを点火させるエンジン始動点火工程と、を備えていることである。
請求項２に係る発明の構造上の特徴は、請求項１において、前記モータ正回転駆動工程における前記モータ出力軸の駆動回転は、前記モータ出力軸が前記初期回転位置近辺に復帰したとき、かつ前記正回転方向の運動エネルギーを持つときに開始されることである。
請求項３に係る発明の構造上の特徴は、請求項１又は２において、前記エンジン始動点火工程により、エンジン始動ができなかった場合、前記モータへの正回転電流の通電を停止させ、その後、前記弾性手段の復元力により逆回転方向に回転した第２部材が前記第１部材に対し、前記中立位置を超えて変位することによって、前記モータ出力軸を前記正回転方向に付勢させる力を前記弾性手段に貯め、この貯められた前記付勢力により前記モータ出力軸を正回転方向に回転させる付勢再正回転工程と、前記モータに直前のモータ正回転駆動工程よりも大きな正回転電流を通電し、前記モータ出力軸を正回転方向に駆動回転させるモータ再正回転駆動工程と、前記モータ再正回転駆動工程の回転により前記エンジン出力軸を回転させてエンジンを点火させるエンジン再始動点火工程と、を備えていることである。
請求項４に係る発明の構造上の特徴は、車両の駆動用に設けられるエンジンとモータとの間に設けられるエンジン出力軸及びモータ出力軸と、前記エンジン出力軸及び前記モータ出力軸の回転の変動を吸収する弾性手段を有するダンパとを備え、前記ダンパは、前記エンジン出力軸に連結された第１部材と、前記モータ出力軸に連結された第２部材とを有し、前記弾性手段は前記第１部材と前記第２部材との間に介在され、前記モータ出力軸の前記エンジン出力軸に対する回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記モータに逆回転電流を通電させて前記モータ出力軸を、前記モータが回転を始める初期回転位置から前記正回転方向と反対の逆回転方向に回転駆動させ、このモータ出力軸の逆回転方向の駆動により、前記第１部材が前記第２部材に周方向に一致する中立位置から前記モータの逆回転方向に前記第２部材を変位させて、前記弾性手段にモータ出力軸を正回転方向に付勢する付勢力を貯留させる逆回転駆動制御手段と、前記逆回転駆動制御手段により前記逆回転方向に回転されたモータ出力軸の所定の駆動回転停止位置を、前記回転位置検出手段により検出し、該検出信号に基づいて逆回転電流の通電を停止させ、前記中立位置から前記逆回転方向に変位した第２部材が前記中立位置に復帰するよう、前記弾性手段の付勢力を解放させる付勢力解放制御手段と、前記弾性手段の付勢力によってエンジン出力軸の正回転方向に回転されたモータ出力軸の所定の駆動回転開始位置を、前記回転位置検出手段により検出し、該検出信号に基づいて前記モータに正回転電流を通電させることにより前記モータ出力軸を前記正回転方向に回転駆動させる正回転駆動制御手段と、を備えていることである。
請求項５に係る発明の構造上の特徴は、請求項４において、前記ダンパと前記モータの間に、前記ダンパと前記モータの間のトルクの伝達・遮断をおこなうクラッチを設けたことである。
請求項６に係る発明の構造上の特徴は、請求項４において、前記正回転駆動制御手段が前記回転位置検出手段の前記検出信号に基づき前記モータに正回転電流を通電しても前記エンジンが始動できなかった場合に、前記正回転駆動制御手段が正回転電流の通電を切断し、その結果、前記弾性手段に貯められた前記モータ出力軸を逆回転方向に付勢させる付勢力により前記モータ出力軸が逆回転されて前記中立位置を超えるとともに、前記弾性手段は、前記モータ出力軸を正回転方向に付勢させる付勢力を貯留し、その後、前記モータ回転軸が前記弾性手段の付勢力により正回転方向に回転すると、前記正回転駆動制御手段は、前記回転位置検出手段の前記検出信号に基づき前記モータに正回転電流を通電し、前記エンジンが始動しなかったときは、前記正回転駆動制御手段は、前記モータに前回の前記正回転電流よりも大きな正回転電流を印加することである。
請求項１に係る発明によれば、モータ逆回転駆動工程により、モータ出力軸を逆回転方向に駆動させることにより、ダンパの第１部材に対して第２部材を中立位置より逆回転方向に相対変位させて弾性手段を弾性変形させ、モータ出力軸を正回転方向に付勢させる力を貯め、貯められた付勢力を解放してモータ出力軸を正回転方向に回転させる。そして、この付勢力によりモータ出力軸が正回転方向に回転している間に、モータ正回転駆動工程により、モータ出力軸を正回転方向に駆動回転させることで、エンジン始動点火工程においてエンジンの点火に必要な回転数までモータ及びエンジンの回転数を上昇させる。
このように、ダンパの弾性手段を使って正回転方向にモータ出力軸を付勢して回転させ、この付勢による回転分だけモータが負担する始動トルクを減らすことができ、モータの小型化を図ることが可能となる。そして、モータの小型化を図ることによって、材料費の低減、製作設備の小型化、組み付け工数の短縮が実現でき、低コスト化を図ることができる。
請求項２に係る発明によれば、モータ出力軸が逆回転後に正回転して初期回転位置近辺に復帰したときは、モータ出力軸の逆回転に伴う弾性手段の弾性変形のエネルギーのほとんどが、モータ出力軸の運動エネルギーに変換された時点である。そのため、この初期回転位置近辺でモータを正回転駆動させることで、付勢により生じたモータ出力軸の運動エネルギーを最も効率的に利用でき、モータ出力軸を小さな始動トルクで駆動回転させることができる。
請求項３に係る発明によれば、エンジンが始動しなかったときは、付勢再正回転工程において、モータへの通電が停止されることでモータ出力軸は正回転駆動を停止するが、停止前の正回転によりエンジン出力軸に連結された第１部材に対してモータ出力軸に連結された第２部材が中立位置から正回転方向に相対変位し、弾性手段にはモータ出力軸を逆回転方向に付勢する弾性変形が生じる。そのため、この逆回転方向の付勢力によって、モータ出力軸が逆回転される。この逆回転するモータ出力軸の慣性力によってモータ出力軸が前記中立位置を超えてさらに逆回転することで、前記第１部材に対して前記第２部材が逆回転方向に相対変位し、モータ出力軸を正回転方向に付勢させる力が弾性手段に再度貯留される。そして、再度貯留された付勢力によってモータ出力軸が正回転方向に回転する。この付勢力により正回転方向に回転している間に、モータ再正回転駆動工程において、モータに正回転電流を通電してモータ出力軸を正回転方向に駆動回転させることで、エンジンの点火に必要な回転数までモータ及びエンジンの回転数を上昇させ、エンジン再始動点火工程においてエンジン点火する。この場合、逆回転するモータ出力軸の慣性力によって貯められるモータ出力軸を正回転方向に回転させる付勢力は、前記モータの逆回転駆動により貯留される付勢力よりも小さく、また、前回通電でのモータトルクは、エンジン始動に不足していたと考えられるため、モータ正回転駆動には、より大きな正回転電流を通電することが必要となる。そのため、直前のモータ正回転駆動工程で通電された電流より大きな電流を印加させることで、モータが負担するトルク分を増加させて、エンジン点火の確実性を向上させることができる。
請求項４に係る発明によれば、逆回転駆動制御手段によりモータに逆回転電流を通電させてモータ出力軸を逆回転させることにより、ダンパの第１部材に対して第２部材を逆回転方向に変位させて弾性手段を弾性変形させ、モータ出力軸を正回転方向に付勢させる力を貯める。前記回転位置検出手段により所定の駆動回転停止位置が検出された場合に、付勢力解放制御手段によってモータへの逆回転電流の通電を停止させることにより前記モータ出力軸の逆回転駆動を停止させ、前記弾性手段に貯められた付勢力によってモータ出力軸を正回転方向に回転させる。そして、この付勢力によりモータ出力軸が正回転方向に回転している間に、モータ出力軸の回転位置が所定の駆動回転開始位置に至ったことが前記回転位置検出手段により検出された場合、正回転駆動制御手段により、モータに正回転電流を通電させる。これによって、モータ出力軸が前記正回転方向に駆動回転することを開始させ、エンジンの点火に必要な回転数までモータ及びエンジンの回転数を上昇させる。ダンパの弾性手段を使って正回転方向にモータ出力軸を付勢する分だけモータが負担する始動トルクを減らすことが可能であり、このようにして小型化が図られたモータを提供することができる。
請求項５に係る発明によれば、小型化したモータによりエンジン始動が図れることに加えて、車両が減速されて、車輪側からの伝達トルクによってモータ出力軸が回転される回生時に、エンジン出力軸への回転の伝達をクラッチを使って遮断することで、エンジン出力軸が回転することにより生じる抵抗を除去し、モータ出力軸の回転による回生エネルギーを効率的に蓄積させることができる。
請求項６に係る発明によると、エンジンが始動しないときに、エンジンが始動しなかった前回において通電された正回転電流よりも大きな正回転電流を印加することで、エンジン始動の確実性を高めることができる。

本発明に係るエンジン始動装置をパラレル式ハイブリッド駆動システムに使用した実施例を図面に基づいて説明する。図１は、パラレル式ハイブリッド駆動システムの概要を示した概略構成図であり、図２はエンジン始動時におけるモータ出力軸及びエンジン出力軸の回転角度θの経時的変化を示す図である。
パラレル式ハイブリッド駆動システム１は、図１に示すように、エンジン始動装置を備えている。エンジン始動装置は、駆動力源として機能するエンジン４と、ジェネレータとしても機能するモータ６とを備えている。エンジン４のエンジン出力軸８は、ダンパ１２及びクラッチ１４を介してモータ６のモータ出力軸１０に接続されている。モータ出力軸１０は減変速装置１６に接続され、減変速装置１６は駆動軸１８に接続されている。駆動軸１８はデファレンシャルギヤ２０を介して車軸２２に接続され、車軸２２の両端には駆動輪として一対の車輪２４が接続されている。
エンジン４は、例えば水冷式ガソリンエンジンであり、車輪２４を走行させるのに必要な出力を有する。図４〜図８に示すように、ダンパ１２は、モータ出力軸１０に連結された第２部材としての二枚のフライホイール３０と、二枚のフライホイール３０の間に挟まれてエンジン出力軸８に連結された第１部材としての中間回転部材３２とを備えている。フライホイール３０は、円周方向に等間隔おきに配列された４つの第１取付部３４を有する。中間回転部材３２は円周方向に等間隔おきに配列された４つの第２取付部３６を有する。図５に示すように、弾性手段としてのコイルバネ３８は、第１取付部３４及び第２取付部３６が重なり合った状態で、第１取付部３４及び第２取付部３６内部に配設される。コイルバネ３８が第１取付部３４及び第２取付部３６の夫々の両端縁部を周方向において付勢することによって、第１取付部３４と第２取付部３６とが円周方向に重なり合った中立位置に保持される。
コイルバネ３８によって、エンジン出力軸８及びモータ出力軸１０の間の回転変動による衝撃が吸収される。フライホイール３０が中間回転部材３２に対して中立位置から変位すると、第１取付部３４と第２取付部３６とが周方向において相互にずれてコイルバネ３８が圧縮され、モータ出力軸１０とエンジン出力軸８との間でコイルバネ３８の復元する方向、言い換えれば、第１取付部３４と第２取付部３６とが円周方向において相互に一致するように付勢される。クラッチ１４は、モータ６側のクラッチ板１４ａとエンジン４側のクラッチ板１４ｂとが接近離間することにより伝達トルクを断接する。
モータ６内の図示しないロータは、永久磁石などを備え、図示しないロータの回りをステータコイル（励磁コイル・図略）が取り巻く。モータ６は、前記ステータコイルに通電して回転磁界を発生させることで、前記ロータを回転させる電動機として機能する。モータ６はまた、駆動軸１８を介して伝達される車輪２４からの外力により前記ロータを回転させ交番磁界を発生させることで、ステータコイルに電流を生起させるジェネレータとして機能する。なお、本実施形態において、エンジン始動装置２は１つのモータ６を備える構成としたが、モータとジェネレータとを個別に設けるようにしてもよい。
モータ６にはモータ制御ユニット及びインバータ（ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ略してＭＣＵ）５２を介してバッテリ４６が接続されている。モータ６が、電動機として機能するときにはバッテリ４６によってロータを回転させる電流が印加される。一方、モータ６がジェネレータとして機能するときには、前記ステータコイルに発生する発電電力が充電されて蓄積される。
ダンパ１２のエンジン出力軸８側には、エンジン出力軸８の回転位置を検出するエンジン回転位置検出センサ（例えばロータリエンコーダ）４８が設けられている。ダンパ１２のモータ出力軸１０側には、モータ出力軸１０の回転位置を検出するモータ回転位置検出センサ（例えばロータリエンコーダ）５０が設けられている。エンジン出力軸８及びモータ出力軸１０の回転位置は初期回転位置を基準に検出される。初期回転位置は、モータ出力軸１０については、モータ逆回転駆動によりモータ６が回転を始める前の回転位置であり、エンジン出力軸８については、始動回転する前の回転位置である。これらのエンジン回転位置検出センサ４８及びモータ回転位置検出センサ５０により、初期回転位置に対する回転位置（回転角度θ）を検出する回転位置検出手段が構成される。
但し、後述するエンジン始動工程におけるエンジン４の点火ができなかった場合のように、エンジン出力軸８が回転してしまうと初期回転位置０°を基準にして付勢力をダンパ１２に貯留させる制御ができなくなる。そのためこのような場合には、ダンパ１２におけるエンジン出力軸８とモータ出力軸１０とが前記中立位置から相対変位したねじれ角度αを使用して同制御を行う。このねじれ角度αはモータ回転位置検出センサ５０とエンジン回転位置センサ４８とにより求められる各回転角度の差分より求められる。モータ出力軸の回転角度をθm、エンジン出力軸の回転角度をθeとすると、α＝θm―θeの関係にある。
モータ出力軸１０の回転は、ＭＣＵ５２により制御される。このＭＣＵ５２により、逆回転駆動制御手段、付勢力解放制御手段及び正回転駆動制御手段が構成される。
上記のように構成されたエンジン始動装置２の作動について、図１から図１０に基づいて以下に説明する。まず、図９に示すように、エンジン停止状態からエンジン始動モードに移行されてＭＣＵ５２によってエンジン始動制御が開始される（Ｓ１００）。モータ出力軸１０が回転を始める前の初期回転位置において、図２に示す（１）及び図５に示すように、回転角度θは０°であり、この回転角度θは、ダンパ１２においてエンジン出力軸８が回転を始める前においては、エンジン出力軸８に対するモータ出力軸１０の相対的な回転角度（ねじれ角度）αと同一である。
そして、ＭＣＵ５２は、エンジン始動制御のループの繰り返しを示すカウンタＮを、Ｎ＝０に設定する（Ｓ１０１）。
次に、ＭＣＵ５２からの指令によって、モータ６にモータ出力軸１０を逆回転方向（エンジン出力軸８の回転方向に対して逆方向）に駆動させる逆回転電流の通電を開始し、モータ出力軸１０が逆回転方向に回転する（Ｓ１０２）。この際、エンジン出力軸８は停止した状態で、モータ出力軸１０に連結されたフライホイール３０は図５において反時計回りに回転し、モータ出力軸１０のみが逆回転するので、初期回転位置０°に対する相対的な回転角度θをマイナス方向に生じさせる。そして、ダンパ１２のコイルバネ３８は、圧縮される方向に弾性変形される（モータ逆回転駆動工程）。この弾性変形によりコイルバネ３８には、モータ出力軸１０を正回転方向（エンジン出力軸８の回転方向）に付勢する力が貯められる。
次に、モータ出力軸１０の回転角度θmが、モータ回転位置検出センサ５０により、所定の駆動回転停止位置である−θ１に至ったことが検出されると（Ｓ１０３）、ＭＣＵ５２の指令によってモータ６への逆回転電流の通電が切断され、モータ出力軸１０の逆回転方向の駆動回転が停止される（Ｓ１０４）。この逆回転駆動停止によってモータ出力軸１０は、回転抵抗の少ないフリー回転可能な状態となる。そのため、図２の（２）〜（３）に示すように、コイルバネ３８に貯められた付勢力が解放されてモータ出力軸１０が正回転方向に回転する（付勢正回転工程、Ｓ１０５）。モータ出力軸１０が正回転方向に回転している場合、フライホイール３０は、図６に示すように、中間回転部材３２に対して時計回りの回転となる。
次に、図７に示すように、正回転方向に回転しているモータ出力軸１０の回転角度θmが、所定の駆動回転開始位置としての初期回転位置０°近辺（例えば、図２におけるｔ１の範囲、図２の（４））であることが、モータ回転位置検出センサ５０により検出されると（Ｓ１０６）、ＭＣＵ５２の指令によりモータ６に正回転電流が通電され、モータ出力軸１０が正回転方向に駆動する（モータ正回転駆動工程、Ｓ１０７）。モータ６の駆動回転によって、エンジン出力軸８を回転させ（Ｓ１０８、図２の（５））、エンジン４の始動に必要な回転数である、例えば５００〜６００ｒｐｍまでエンジン出力軸８を回転させて、エンジンを点火させる（エンジン始動点火工程、Ｓ１０９、図２の（６））。
エンジン回転位置検出センサ４８は、エンジン４が始動したか否かを検出する（Ｓ１１０）。エンジン回転位置検出センサ４８によりエンジン４の始動が検出されたときには、ＭＣＵ５２はエンジン始動制御を終了する（Ｓ１１１）。
エンジン回転位置検出センサ４８によりエンジン４の始動ができなかったと検出されたときは、図１０に示すように、ＭＣＵ５２は処理をＳ１１２へ移行する。なお、上述したように、エンジン出力軸８は、始動できなかったときでもいくらか回転するため、初期回転位置０°を基準に制御ができなくなる。このような場合、モータ出力軸１０の停止位置を新たな初期回転位置０°としてリセットすることも可能であるが、本実施例では、エンジン出力軸８とモータ出力軸１０との相対的な変位を示す前述のねじれ角度αを使用して制御をおこなう。
まず、モータ６への正回転電流の通電が切断され、モータ出力軸１０が正回転方向に駆動回転することが停止される（Ｓ１１２、図３の（６））。このモータ出力軸１０の停止前において、図８に示すように、ねじれ角度αだけモータ出力軸１０とエンジン出力軸８とが相対変位してコイルバネ３８が圧縮された状態となっている。一方、この正回転駆動停止によってモータ出力軸１０は、回転抵抗の少ないフリー回転可能な状態となる。そのため、コイルバネ３８に貯められた付勢力が解放されてモータ出力軸１０を逆回転方向に回転させる（Ｓ１１３）。モータ出力軸１０を逆回転方向に回転している場合、フライホイール３０は、中間回転部材３２に対して、図８における反時計回りに回転する。そして、モータ出力軸１０が中立位置（図３の（７））を超えてさらに逆回転することで、コイルバネ３８にはモータ出力軸１０を正回転方向に付勢する力が貯められる。
モータ出力軸１０の逆回転は、コイルバネ３８の正回転方向の付勢力によって停止するが、モータ出力軸１０の回転には減衰があるため、ＭＣＵ５２はねじれ角度αが有効な付勢力を貯留できると考えられる閾値−α１に至ったか否かを判断する（Ｓ１１４）。
ねじれ角度αが閾値−α１に至った場合、モータ出力軸１０の逆回転の停止後、フリー回転可能状態にあるモータ出力軸１０は、貯められたコイルバネ３８の正回転方向の付勢力によって正回転方向に回転する（付勢再正回転工程、Ｓ１１５、図３の（８）〜（９））。
次に、前記付勢力によりモータ出力軸１０が正回転方向に回転している間に、ねじれ角度αが中立位置となるα＝０近辺（図３におけるｔ２の範囲）にあるとモータ回転位置検出センサ５０及びエンジン回転位置検出センサ４８により検出されると（Ｓ１１６）、ＭＣＵ５２の指令によってモータ６に正回転電流が通電され、モータ出力軸１０を正回転方向に駆動回転させる（モータ再正回転駆動工程、Ｓ１１７、図３の（９）（１０）（１１））。このモータ出力軸１０の駆動回転によってエンジン出力軸８が必要な回転数まで回転し（Ｓ１１８、図３の（１２））、エンジンを点火させる（エンジン再始動点火工程、Ｓ１１９）。
エンジン回転位置検出センサ４８は、エンジン４が始動したか否かを検出する（Ｓ１２０）。エンジン４の始動が検出されたときにはＭＣＵ５２はエンジン始動制御を終了する（Ｓ１２１）。
エンジン４始動しなかったときには、ＭＣＵ５２は処理をＳ１１２へ移行し、モータ６への正回転電流の通電が切断されて、Ｓ１１２以降の制御が実行される。
前記Ｓ１１４において、ねじれ角度αが閾値−α１に至らない場合には、ＭＣＵ５２は処理をＳ１２２へ移行し、カウンタによりエンジン始動制御の繰り返し回数Ｎを１つ加える（Ｓ１２２）。そして、ＭＣＵ５２はエンジン始動制御の繰り返し回数Ｎが例えば３に至っているか否かを判断する（Ｓ１２３）。繰り返し回数Ｎが３に至っていない場合には、ＭＣＵ５２は、処理をＳ１０２に移行し、それ以降の制御を実行する。但し、この場合、初期回転位置０°を基準にしたモータ回転角度θmでなく、ねじれ角度αを使用した制御が行われる。繰り返し回数Ｎが３に至っている場合には、ＭＣＵ５２はエンジン始動制御を停止する（Ｓ１２４）。
上記のように構成されたエンジン始動装置２におけるエンジン始動方法によれば、モータ逆回転駆動工程によりダンパ１２のコイルバネ３８を弾性変形させ、モータ出力軸１０を正回転方向に付勢させる力を貯め、貯められた付勢力を付勢正回転工程により解放してモータ出力軸１０を正回転方向に回転させる。そして、この付勢力によりモータ出力軸１０が正回転方向に回転している間に、モータ正回転駆動工程によりモータ出力軸１０に正回転方向の駆動回転させることで、エンジン始動点火工程においてエンジン４の点火に必要な回転数までモータ及びエンジンの回転数を上昇させる。
このように、コイルバネ３８を使って正回転方向に付勢する分だけモータ６が負担する始動トルクを減らすことが可能であり、モータ６の小型化を図ることができる。そして、モータ６の小型化を図ることによって、材料費の低減、制作設備の小型化、組み付け工数の短縮が実現でき、低コスト化を図ることができる。
また、モータ出力軸１０が逆回転後に正回転して初期回転位置０°近辺（例えば図２におけるｔ１の範囲）に復帰したときは、コイルバネ３８の弾性変形のエネルギーのほとんどが、モータ出力軸１０の運動エネルギーに変換された時点である。そのため、この初期回転位置０°でモータ６を駆動させることで、付勢により生じたモータ出力軸１０の運動エネルギーを最も効率的に利用でき、モータ出力軸１０を小さな始動トルクで駆動回転させることができる。
また、前記エンジン始動点火工程で、エンジン４が始動しなかったときは、モータ６への正回転電流の通電が停止される。このため、モータ出力軸１０は正回転駆動を停止するが、前述のモータ出力軸１０の正回転によりエンジン出力軸８に連結された中間回転部材３２に対してモータ出力軸１０に連結されたフライホイール３０が中立位置から正回転方向に相対変位する。コイルバネ３８にはモータ出力軸１０を逆回転方向に付勢する弾性変形が生じる。そのため、コイルバネ３８の逆回転方向の付勢力によりモータ出力軸１０が逆回転する。逆回転するモータ出力軸１０がその慣性力によって中立位置（α＝０）を超えてさらに逆回転することで、中間回転部材３２に対してフライホイール３０が逆回転方向に相対変位し、モータ出力軸１０を正回転方向に付勢させる力が再度貯留される。再度貯留された付勢力によってモータ出力軸１０が正回転方向に回転する（付勢再正回転工程）。
この付勢力によりモータ出力軸１０が正回転方向に回転している間に、モータ６に正回転電流を通電してモータ出力軸１０を正回転方向に駆動回転させ（モータ再正回転駆動工程）、エンジン４の点火に必要な回転数までモータ出力軸１０及びエンジン出力軸８の回転数を上昇させてエンジン４を点火する（エンジン再始動点火工程）。この場合、逆回転するモータ出力軸１０の慣性力によってコイルバネ３８に貯められる付勢力は、モータ６の逆回転駆動により貯留される付勢力よりも小さく、また、前回通電でのモータトルクは、エンジン始動に不足していたと考えられるため、モータ６の正回転駆動には、前記直前のモータ正回転駆動工程で通電された電流値より大きな電流値が必要となる。そのため、より大きな正回転電流を印加させることで、モータ６が負担するトルク分を増加させて、エンジン４の始動の確実性を向上させることができる。このようにエンジン４の始動ができない場合が複数回続くときには、モータ６の通電電流を直前の該通電電流よりも積み増していくことで、エンジン４の始動の確実性を高める。
また、車両の減速のため、車輪２４側からの伝達トルクによってモータ出力軸１０が回転される回生時に、エンジン出力軸８へのトルクの伝達をクラッチ１４で遮断する。このため、エンジン出力軸８による回転抵抗を除き、回生エネルギーをより多く蓄積させることができる。
なお、ダンパにおいて弾性手段をコイルバネとしたが、これに限定されず、例えば、弦巻バネ、トーションバネ、ゴム部材等使用したものでもよい。
また、回転位置検出手段をロータリエンコーダによるエンジン回転位置検出センサ４８と、同じくロータリエンコーダによるモータ回転位置検出センサ５０との組み合わせによるものとしたが、これに限定されず、例えば、モータ出力軸に対するモータ出力軸の相対角度を検出するポテンショメータでもよい。
斯様に、上記した実施の形態で述べた具体的構成は、本発明の一例を示したものにすぎず、本発明はそのような具体的構成に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の態様を採り得るものである。
走行時に使用するモータ装置を、エンジン始動時にも使用するパラレル式ハイブリッド型車両に利用することができる。
本発明の実施形態を示すエンジン始動装置を装着したパラレル式ハイブリッド駆動システムの概略図である。 エンジン始動時における 同モータ出力軸とエンジン出力軸の回転角度の経時変化を示す図である。 同エンジン再点火始動の場合のモータ出力軸とエンジン出力軸の回転角度の経時変化を示す図である。 同パラレル式ハイブリッド駆動システムに使用されるダンパの正面図である。 同ダンパの初期回転位置を示す図である。 同ダンパの逆転状態を示す図である。 同ダンパの正転状態を示す図である。 同ダンパの正転状態を示す図である。 同エンジン始動制御のフローチャートを示す図である。 同エンジン始動制御のフローチャートを示す図である。 従来のパラレル式ハイブリッド駆動システムの概略図である。
２…エンジン始動装置、４…エンジン、６…モータ、８…エンジン出力軸、１０…モータ出力軸、１２…ダンパ、１４…クラッチ、３０…第２部材（フライホイール）、３２…第１部材（中間回転部材）、３８…弾性手段（コイルバネ）、４８…回転位置検出手段（エンジン回転位置検出センサ）、５０…回転位置検出手段（モータ回転位置検出センサ）、５２…逆回転駆動制御手段・付勢力解放制御手段・正回転駆動制御手段（ＭＣＵ）。

Claims (6)

  1. モータに逆回転電流を通電し、前記モータが回転を始める初期回転位置より、前記モータに連結されるモータ出力軸の正回転方向の回転と反対の逆回転方向に前記モータ出力軸を駆動回転させ、この逆回転方向の駆動により、エンジン出力軸に連結された第１部材と前記モータ出力軸に連結された第２部材とが周方向において一致する中立位置から逆回転方向に前記第２部材を前記第１部材に対して変位させて、前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ該第１部材と該第２部材とが前記中立位置で保持されるよう付勢する弾性手段を弾性変形させ、前記モータ出力軸を前記正回転方向に付勢させる力を前記弾性手段に貯めるモータ逆回転駆動工程と、
    前記モータの通電を停止させ、前記第１部材に対して前記中立位置から逆回転方向に変位した前記第２部材が前記中立位置に復帰するよう、前記弾性手段による付勢力を解放させて前記モータ出力軸を前記正回転方向に回転させる付勢正回転工程と、
    前記モータに正回転電流を通電し、前記モータ出力軸を前記正回転方向に駆動回転させるモータ正回転駆動工程と、
    前記モータ正回転駆動工程の回転により前記エンジン出力軸を回転させてエンジンを点火させるエンジン始動点火工程と、
    を備えていることを特徴とするエンジン始動方法。
  2. 請求項１において、前記モータ正回転駆動工程における前記モータ出力軸の駆動回転は、前記モータ出力軸が前記初期回転位置近辺に復帰したとき、かつ前記正回転方向の運動エネルギーを持つときに開始されることを特徴とするエンジン始動方法。
  3. 請求項１又は２において、前記エンジン始動点火工程により、エンジン始動ができなかった場合、
    前記モータへの正回転電流の通電を停止させ、その後、前記弾性手段の復元力により逆回転方向に回転した第２部材が前記第１部材に対し、前記中立位置を超えて変位することによって、前記モータ出力軸を前記正回転方向に付勢させる力を前記弾性手段に貯め、この貯められた前記付勢力により前記モータ出力軸を正回転方向に回転させる付勢再正回転工程と、
    前記モータに直前のモータ正回転駆動工程よりも大きな正回転電流を通電し、前記モータ出力軸を正回転方向に駆動回転させるモータ再正回転駆動工程と、
    前記モータ再正回転駆動工程の回転により前記エンジン出力軸を回転させてエンジンを点火させるエンジン再始動点火工程と、
    を備えていることを特徴とするエンジン始動方法。
  4. 車両の駆動用に設けられるエンジンとモータとの間に設けられるエンジン出力軸及びモータ出力軸と、
    前記エンジン出力軸及び前記モータ出力軸の回転の変動を吸収する弾性手段を有するダンパと、
    を備え、
    前記ダンパは、前記エンジン出力軸に連結された第１部材と、前記モータ出力軸に連結された第２部材とを有し、前記弾性手段は前記第１部材と前記第２部材との間に介在され、
    前記モータ出力軸の前記エンジン出力軸に対する回転位置を検出する回転位置検出手段と、
    前記モータに逆回転電流を通電させて前記モータ出力軸を、前記モータが回転を始める初期回転位置から前記正回転方向と反対の逆回転方向に回転駆動させ、このモータ出力軸の逆回転方向の駆動により、前記第１部材が前記第２部材に周方向に一致する中立位置から前記モータの逆回転方向に前記第２部材を変位させて、前記弾性手段にモータ出力軸を正回転方向に付勢する付勢力を貯留させる逆回転駆動制御手段と、
    前記逆回転駆動制御手段により前記逆回転方向に回転されたモータ出力軸の所定の駆動回転停止位置を、前記回転位置検出手段により検出し、該検出信号に基づいて逆回転電流の通電を停止させ、前記中立位置から前記逆回転方向に変位した第２部材が前記中立位置に復帰するよう、前記弾性手段の付勢力を解放させる付勢力解放制御手段と、
    前記弾性手段の付勢力によってエンジン出力軸の正回転方向に回転されたモータ出力軸の所定の駆動回転開始位置を、前記回転位置検出手段により検出し、該検出信号に基づいて前記モータに正回転電流を通電させることにより前記モータ出力軸を前記正回転方向に回転駆動させる正回転駆動制御手段と、
    を備えていることを特徴とするエンジン始動装置。
  5. 請求項４において、前記ダンパと前記モータの間に、前記ダンパと前記モータの間のトルクの伝達・遮断をおこなうクラッチを設けたことを特徴とするエンジン始動装置。
  6. 請求項４において、前記正回転駆動制御手段が前記回転位置検出手段の前記検出信号に基づき前記モータに正回転電流を通電しても前記エンジンが始動できなかった場合に、
    前記正回転駆動制御手段が正回転電流の通電を切断し、その結果、前記弾性手段に貯められた前記モータ出力軸を逆回転方向に付勢させる付勢力により前記モータ出力軸が逆回転されて前記中立位置を超えるとともに、前記弾性手段は、前記モータ出力軸を正回転方向に付勢させる付勢力を貯留し、その後、前記モータ回転軸が前記弾性手段の付勢力により正回転方向に回転すると、前記正回転駆動制御手段は、前記回転位置検出手段の前記検出信号に基づき前記モータに正回転電流を通電し、
    前記エンジンが始動しなかったときは、前記正回転駆動制御手段は、前記モータに前回の前記正回転電流よりも大きな正回転電流を印加することを特徴とするエンジン始動装置。
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