JP3879280B2 - ハイブリッド車のエンジン始動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、異なる種類の駆動力源が搭載されたハイブリッド車に関し、特に、一方の動力源により他方の動力源を始動させることの可能なハイブリッド車のエンジン始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両の駆動力源として一般に使用されている内燃機関（エンジン）に加えて、第２の動力源として電動機（モータ・ジェネレータ）を搭載した車両が開発されている。この種の車両では、電動機の出力する動力が、車両の走行のためには必ずしも充分ではないが、電動機の出力の制御性がよいこと、電動機によってエネルギの回生をおこなうことできること、電動機は排ガスを生じないことなどの利点を生かして電動機を使用するように構成している。
【０００３】
例えば、発進時などに大きいトルクが必要な場合には、電動機を内燃機関の補助的な動力源として動作させ、また減速時には、電動機を発電機として機能させてエネルギの回生をおこなうなどの制御がおこなわれている。このように、エンジンおよび電動機を動力源とするハイブリッド車の一例が特開平８−１６８１０４号公報に記載されている。また、このようなハイブリッド車におけるエンジンの始動制御に関する技術の一例が特開平７−１１５７０９号公報に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年においては多機能化などの要請により、エンジンを始動させるにあたり、第１の始動装置によりエンジンを始動する他に、前記電動機を第２の始動装置として機能させてエンジンを始動することの可能なハイブリッド車が提案されている。このような構成のハイブリッド車においては、エンジンを始動させるにあたり、車両の状態に応じて第１の始動装置または第２の始動装置を選択的に使用することが可能である。
【０００５】
ところで、エンジンの始動に必要なトルクは、温度変化により異なる。すなわち、冬季においては、エンジンオイルの粘度が高められてクランクシャフトの回転抵抗が上昇する。このため、エンジンの始動に際して比較的大きなトルクが必要になる。しかしながら、上記公報に記載されたハイブリッド車においては、エンジンの始動に必要なトルクについては何ら考慮がなされていない。このため、複数の始動装置を有するハイブリッド車においては、エンジンの始動に必要なトルクを確保するための始動装置の定格が大型化し、車両に対する搭載性が低下する可能性があった。
【０００６】
この発明は上記事情を背景としてなされたもので、始動装置の定格を可及的に小型化することの可能なハイブリッド車のエンジン始動装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【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、車輪に動力を伝達するエンジンと、このエンジンを始動する機能を有する第１の始動装置と、この第１の始動装置とは別に設けられ、かつ、前記車輪に動力を伝達する機能および前記エンジンを始動する機能を有する第２の始動装置とを有するハイブリッド車のエンジン始動装置において、前記第１の始動装置に電力を供給する補機バッテリと、前記第２の始動装置に電力を供給するメインバッテリと、このメインバッテリと前記第２の始動装置との間に設けられたインバータと、前記第２の始動装置と前記メインバッテリとの間の高電圧回路の接続・遮断をおこなうシステムメインリレーとを有しており、前記システムメインリレーの動作により前記高電圧回路を接続し、かつ、前記メインバッテリの電圧を前記インバータに印加する起動シーケンス手段と、この起動シーケンス手段の処理実行後に、前記エンジンの始動に必要なトルクが所定値以上であるか否かを判断する必要トルク判断手段と、前記エンジンの始動に必要なトルクが所定値未満である場合は、前記第１の始動装置により前記エンジンを始動させる第１のエンジン始動手段と、前記エンジンの始動に必要なトルクが所定値以上である場合は、前記第２の始動装置により前記エンジンを始動させる第２のエンジン始動手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明は、車輪に動力を伝達するエンジンと、このエンジンを始動する機能を有する第１の始動装置と、この第１の始動装置とは別に設けられ、かつ、前記車輪に動力を伝達する機能および前記エンジンを始動する機能を有する第２の始動装置と、この第２の始動装置と前記エンジンとの間の動力伝達経路に設けられたクラッチとを有するハイブリッド車のエンジン始動装置において、前記第１の始動装置に電力を供給する補機バッテリと、前記第２の始動装置に電力を供給するメインバッテリと、このメインバッテリと前記第２の始動装置との間に設けられたインバータと、前記第２の始動装置と前記メインバッテリとの間の高電圧回路の接続・遮断をおこなうシステムメインリレーとを有しており、前記システムメインリレーの動作により前記高電圧回路を接続し、かつ、前記メインバッテリの電圧を前記インバータに印加する起動シーケンス手段と、この起動シーケンス手段の処理実行後に、前記エンジンの始動に必要なトルクが所定値以上であるか否かを判断する必要トルク判断手段と、前記エンジンの始動に必要なトルクが所定値未満である場合は、前記クラッチを解放させ、かつ、前記第１の始動装置により前記エンジンを始動させる第１のエンジン始動手段と、前記エンジンの始動に必要なトルクが所定値以上である場合は、前記クラッチを係合させ、かつ、前記第２の始動装置により前記エンジンを始動させる第２のエンジン始動手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１または請求項２の発明によれば、システムメインリレーの動作により高電圧回路を接続し、かつ、メインバッテリの電圧をインバータに印加する起動シーケンス処理の実行後に、エンジンの始動に必要なトルクが所定値以上であるか否かが判断される。ついで、エンジンの始動に必要なトルクを発生することに適した特性を有する始動装置によりエンジンが始動される。また、請求項３の発明は、前記第２の始動装置と前記車輪との間の動力伝達経路に流体式のトルクコンバータが設けられていることを特徴とするものである。請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の作用が生じる。
【００１０】
【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パワートレーンの構成を示すスケルトン図、図３は、図２のハイブリッド車のシステムの構成を示すブロック図、図４は、ハイブリッド車の制御回路を示すブロック図である。この実施形態におけるハイブリッド車は、第１の駆動力源であるエンジン１と、第２の駆動力源であるモータ・ジェネレータ２とを有する。そして、エンジン１の出力側にモータ・ジェネレータ２が配置されている。また、モータ・ジェネレータ２と車輪３との間の動力伝達経路にはトルクコンバータ４が配置され、上記動力伝達経路におけるトルクコンバータ４と車輪３との間には、自動変速機５が配置されている。
【００１１】
上記エンジン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エンジン等の内燃機関が用いられる。このエンジン１は、スタータモータ６、燃料噴射装置７、潤滑装置８、点火装置９、冷却装置１０などを備えた公知の構造のものである。スタータモータ６としては、マグネチックシフト式またはリダクションギヤ式などのように、補機バッテリ（後述）を電源とする公知の直流モータが使用される。このスタータモータ６から出力されたトルクが、エンジン１のフライホイールに伝達されてエンジン１が始動するとともに、燃料噴射装置７による燃料噴射、および点火装置９の点火によりエンジン１が自律回転する。
【００１２】
このスタータモータ６のトルクは、例えば８０Ｎ・ｍ〜１２０Ｎ・ｍの範囲で制御することが可能である。さらに、潤滑装置８はエンジン１の運動部分の摩擦を抑制するとともに冷却する機能を備えている。この潤滑装置８は、オイルポンプ、オイルプレッシャレギュレータ、オイルフィルタなどの部品から構成されている。
【００１３】
また、エンジン１の吸気管には電子スロットルバルブ１１が設けられており、電子スロットルバルブ１１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のクランクシャフト１２と、モータ・ジェネレータ２の回転軸１３との間の動力伝達経路にはクラッチ１４が設けられており、このクラッチ１４の係合・解放により、クランクシャフト１２と回転軸１３との間の動力伝達経路が接続もしくは遮断される。さらに、クラッチ１４とクランクシャフト１２との間の動力伝達経路にはダンパ１５が設けられている。
【００１４】
モータ・ジェネレータ２は、例えば交流同期型のものが適用される。モータ・ジェネレータ２は、永久磁石を有する回転子１６と、コイルが巻き付けられた固定子１７とを備えている。そして、コイルの３相巻き線に３相交流電流を流すと回転磁界が発生し、この回転磁界を回転子１６の回転位置および回転速度に合わせて制御することによりトルクが発生する。モータ・ジェネレータ２により発生するトルクは電流の大きさにほぼ比例し、モータ・ジェネレータ２の回転数は、交流電流の周波数により制御される。そして、このモータ・ジェネレータ２は電気エネルギを機械エネルギに変換する電動機としての機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能とを有する。
【００１５】
すなわち、モータ・ジェネレータ２の動力を車輪３に伝達して車両を走行させる一方、車両の減速時もしくは制動時に、車輪３から入力される運動エネルギをモータ・ジェネレータ２に伝達することにより、モータ・ジェネレータ２を発電電機として使用し、回生制動力（回生制動トルク）を生じさせることも可能である。また、クラッチ１４を係合させるとともに、モータ・ジェネレータ２のトルクをエンジン１に伝達してエンジン１を始動させることも可能である。モータ・ジェネレータ２を電動機として機能させる場合は、そのトルクを例えば１００Ｎ・ｍ〜１８０Ｎ・ｍの範囲で制御することが可能である。
【００１６】
前記トルクコンバータ４は、駆動側部材のトルクを流体を介して従動側部材に伝達する機能を備えており、このトルクコンバータ４は、ポンプインペラ１８に一体化させたフロントカバー１９と、自動変速機５の入力軸２０に連結されたタービンランナ２１と、ポンプインペラ１８から流体を介してタービンランナ２１に伝達されるトルクを増幅するためのステータ２２とを有する。そして、フロントカバー１９が回転軸１３に対して接続されている。
【００１７】
さらに、フロントカバー１９の内部には、係合・解放可能なロックアップクラッチ２３が設けられており、ロックアップクラッチ２３の係合・解放により、回転軸１３と入力軸２０との間におけるトルク伝達状態（言い換えればトルク比）が変更される。なお、ロックアップクラッチ２３の係合には、完全係合とスリップとが含まれる。
【００１８】
前記自動変速機５は複数の遊星歯車機構２４と、これらの遊星歯車機構２４のトルク伝達経路を切り換えるために係合・解放される複数の摩擦係合装置２５とを備えた公知の構造のものである。これらの摩擦係合装置２５の係合・解放状態の切り換えにより、自動変速機５の変速比（つまり変速段）が制御される。言い換えれば、摩擦係合装置２５の係合・解放の切り換えにより、入力軸２０と出力軸２８との間におけるトルク伝達状態（言い換えればトルク比）が変更される。この自動変速機５は、例えば前進段において第１速〜第５速のいずれかが設定されるように構成されている。一方、油圧制御装置２６が設けられており、この油圧制御装置２６により、自動変速機５の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２３の係合・解放やスリップ制御、摩擦係合装置２５に作用する油圧の油圧回路におけるライン圧の制御、摩擦係合装置２５の係合圧の制御などがおこなわれる。
【００１９】
この油圧制御装置２６は電気的に制御されるもので、自動変速機５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。さらに、油圧制御装置２６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、自動変速機５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２３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。
【００２０】
さらに、自動変速機５のケーシングの内部には、オイルポンプ２７が設けられている。このオイルポンプ２７は、油圧制御装置２６により制御される油圧の元圧を発生する機能を備えている。そして、回転軸１３の動力がポンプインペラ１８を介してオイルポンプ２７に伝達され、この動力によりオイルポンプ２７が駆動される構成になっている。つまり、オイルポンプ２７は、エンジン１の動力またはモータ・ジェネレータ２の動力のいずれでも駆動することが可能である。
【００２１】
前記自動変速機５の出力軸２８にはプロペラシャフト２９が接続されており、このプロペラシャフト２９が差動装置３０に接続されている。なお、この差動装置３０は最終減速装置としての機能をも備えている。そして、差動装置３０にアクスルシャフト３１が接続され、アクスルシャフト３１に対して車輪３が取り付けられている。
【００２２】
つぎに、図３に基づいて、モータ・ジェネレータ２の制御回路を説明する。モータ・ジェネレータ２と、モータ・ジェネレータ２に電力を供給するメインバッテリ３２との間の回路にはインバータ３３が配置されている。メインバッテリ３２の定格電圧は、例えば２８８Ｖに設定されている。インバータ３３は、メインバッテリ３２の直流電流を３相交流電流に変換してモータ・ジェネレータ２に供給する一方、モータ・ジェネレータ２で発電された３相交流電流を直流電流に変換してメインバッテリ３２に供給する３相ブリッジ回路（図示せず）を備えている。この３相ブリッジ回路は、例えば６個のパワートランジスタ（図示せず）を電気的に接続して構成され、これらのパワートランジスタのオン・オフを切り換えることにより、モータ・ジェネレータ２とメインバッテリ３２との間の電流の向きを切り換える。このようにして、３相交流電流と直流電流との相互の変換と、モータ・ジェネレータ２に印可される３相交流電流の周波数の調整と、モータ・ジェネレータ２に印可される３相交流電流の大きさの調整と、モータ・ジェネレータ２の回生制動トルクの大きさの調整とがおこなわれる。
【００２３】
前記メインバッテリ３２の正極とインバータ３３との間の回路には、第１のシステムメインリレーSMR1が配置されている。また、第１のシステムメインリレーSMR1と相互に並列に第３のシステムメインリレーSMR3が配置されているとともに、第２のシステムメインリレーSMR2に対して直列に制限抵抗３４が配置されている。さらに、メインバッテリ３２の負極とインバータ３３との間の回路には、第３のシステムメインリレーSMR3が配置されている。これら第１ないし第３のシステムメインリレーSMR1ないしSMR3は、モータ・ジェネレータ２とメインバッテリ３２との間に形成されている高電圧回路の接続・遮断をおこなう機能を有する。
【００２４】
また、前記メインバッテリ３２は、所定電圧のセルを複数直列に配置することにより１モジュールを構成したものであり、複数のモジュールを２つのホルダーに分割して直列に接続した構成が採用されている。このメインバッテリ３２の回路には、安全プラグ３５が接続されている。
【００２５】
さらに、インバータ３３と第２のシステムメインリレーSMR2との間、およびインバータ３３と第３のシステムメインリレーSMR3との間には、DCDCコンバータ３６が接続されている。このDCDCコンバータ３６には補機バッテリ３７が接続されている。このDCDCコンバータ３６は、メインバッテリ３２の直流電圧を所定電圧に降圧し、補機バッテリ３７に充電する機能を有する。この補機バッテリ３７は、スタータモータ６、エアコン用コンプレッサ、メインバッテリ３２を冷却するウォーターポンプ５１などに電力を供給する機能を有する。補機バッテリ３７の定格電圧は、例えば１２Ｖに設定されている。そして、補機バッテリ３７とスタータモータ６との間に回路が形成され、この回路にはスタータリレー７０が配置されている。
【００２６】
一方、メインバッテリ３２には、メインバッテリ用電子制御装置３８を介してハイブリッド用電子制御装置３９が接続されているとともに、インバータ３３には、モータ・ジェネレータ用電子制御装置４０を介してハイブリッド用電子制御装置３９が接続されている。メインバッテリ用電子制御装置３８、ハイブリッド用電子制御装置３９、モータ・ジェネレータ用電子制御装置４０は、それぞれ、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。
【００２７】
そして、メインバッテリ３２とメインバッテリ用電子制御装置３８とが相互にデータ通信可能に接続され、メインバッテリ用電子制御装置３８とハイブリッド用電子制御装置３９とが相互にデータ通信可能に接続されている。また、インバータ３３とモータ・ジェネレータ用電子制御装置４０とが相互にデータ通信可能に接続され、モータ・ジェネレータ用電子制御装置４０とハイブリッド用電子制御装置３９とが相互にデータ通信可能に接続されている。
【００２８】
前記メインバッテリ用電子制御装置３８は、メインバッテリ３２の充電量ＳＯＣを検出するとともに、メインバッテリ３２とモータ・ジェネレータ２との間に流れる電流の電流値を検出する機能を有する。モータ・ジェネレータ用電子制御装置４０は、ハイブリッド用電子制御装置３９からの信号により、インバータ３３を介してモータ・ジェネレータ２を制御する機能を有する。
【００２９】
さらに、ハイブリッド用電子制御装置３９には、変速機用電子制御装置４１と、エンジン用電子制御装置４２と、ブレーキ用電子制御装置４３と、エアコン用電子制御装置４４とが接続されている。そして、変速機用電子制御装置４１と、エンジン用電子制御装置４２と、ブレーキ用電子制御装置４３と、エアコン用電子制御装置４４とは、それぞれ、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。そして、ハイブリッド用電子制御装置３９と、変速機用電子制御装置４１およびエンジン用電子制御装置４２およびブレーキ用電子制御装置４３およびエアコン用電子制御装置４４とが、相互にデータ通信可能に接続されている。上記各電子制御装置は、補機バッテリ３７を電源として起動される。
【００３０】
また、変速機用電子制御装置４１には、自動変速機５の変速比を制御するために、車両の走行状態、例えば車速およびアクセル開度をパラメータとする変速線図が記憶されている。さらに、変速機用電子制御装置４１には、車速およびアクセル開度をパラメータとしてロックアップクラッチ２３の係合・解放を制御するロックアップクラッチ制御マップが記憶されている。
【００３１】
さらに、シフトレバー４５のシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ４６の信号が変速機用電子制御装置４１に入力されている。このシフトレバー４５により、例えば、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、２ポジション、Ｌ（ロー）ポジションなどを選択することが可能に構成されている。そして、このシフトポジションセンサの信号に基づいて、ハイブリッド用電子制御装置３９から制御信号が出力され、この制御信号に基づいて、油圧制御装置２６の各種のリニアソレノイドバルブなどのアクチュエータが制御される。
【００３２】
また、アクセルペダル４７の踏み込み量、すなわちアクセル開度を検出するアクセル開度センサ４８の信号、冷却装置１０の冷却水温度を検出する冷却水温センサの信号などがエンジン用電子制御装置４２に入力されている。そして、アクセル開度センサ４８の信号およびシフトポジションセンサ４６、出力軸回転数センサ（後述）の信号に基づいてエンジン１の出力、自動変速機５の変速比（変速段）、モータ・ジェネレータ２のトルクが演算され、車両の駆動力が制御される。ここで、エンジン１の出力は、電子スロットルバルブ１１の開度制御、燃料噴射装置７の燃料噴射量制御、点火装置９の点火時期制御などにより調整される。また、自動変速機５の変速比は油圧制御装置２６により制御される。さらに、モータ・ジェネレータ２のトルクは電流値により制御される。
【００３３】
また、ハイブリッド車は、油圧ブレーキ装置（図示せず）を備えており、この油圧ブレーキ装置は、ブレーキペダル４９、マスターシリンダ、ホイールシリンダ、ホイールシリンダに作用する油圧を制御するアクチュエータなどを有する公知のものである。そして、ブレーキ用電子制御装置４３にはブレーキペダル４９の踏み込み量を検出するセンサの信号が入力されており、ブレーキペダル４９の踏み込み量に基づいて車両に対する制動要求が判断される。この判断結果に基づいて、油圧ブレーキ装置が分担するべき制動力と、モータ・ジェネレータ２の機能により分担するべき制動力（回生制動力）とが演算され、その演算結果に基づいて、モータ・ジェネレータ２の回生制動トルクおよび油圧ブレーキ装置のホイールシリンダの油圧が制御される。
【００３４】
また、エアコン用電子制御装置４４にはエアコンスイッチ５０の信号が入力されている。このエアコンスイッチ５０の信号に基づいてエアコン用コンプレッサの駆動が制御される。なお、ハイブリッド用電子制御装置３９には各種センサ５２の信号が入力されているとともに、これらのセンサ５２の信号もしくはその他のセンサやスイッチの信号に基づいて、各種のアクチュエータ５３に対する制御信号が出力される。これらのセンサ５２には、シフトポジションセンサ４６、アクセル開度センサ４８、入力軸２０の回転数（言い換えればタービン回転数）を検出する入力軸回転数センサ６１、出力軸２８の回転数を検出する出力軸回転数センサ６２、エンジン回転数センサ（図示せず）などが含まれる。この出力軸回転数センサ６２の信号に基づいて車速が演算される。
【００３５】
また、アクチュエータ５３には、油圧制御装置２６の各種のリニアソレノイドバルブ、油圧ブレーキ装置のアクチュエータ、電子スロットルバルブ１１の開度を制御するアクチュエータ、クラッチ１４を係合・解放させるアクチュエータ、スタータリレー７０をオン・オフさせるアクチュエータなどが含まれる。
【００３６】
つぎに、ハイブリッド用電子制御装置３９における入出力信号を、図４に基づいて総括的に説明する。ハイブリッド用電子制御装置３９に対しては、補機バッテリ３７の充電量ＳＯＣを検出する補機バッテリ用電子制御装置５４の信号、イグニッションキーの操作位置を検出するイグニッションスイッチ５５の信号、メインバッテリ用電子制御装置３８の信号、インバータ３３の温度を示す信号、メインバッテリ３２の電圧を示すメインバッテリ用電子制御装置３８の信号、モータ・ジェネレータ２の回転数および回転角度を検出するレゾルバ５７の信号、エンジン用電子制御装置４２の信号、変速機用電子制御装置４１の信号、ブレーキ用電子制御装置４３の信号、エアコン用電子制御装置４４の信号、エンジン用電子制御装置４２の信号系統に異常が発生したときのダイアグノーシス信号、車両の衝突時に膨張・展開するエアバッグ装置（図示せず）を制御するエアバッグ用電子制御装置５８の信号、ストップランプスイッチ５９の信号、インターロックスイッチ６０の信号などが入力されている。
【００３７】
一方、ハイブリッド用電子制御装置３９からは、モータ・ジェネレータ６に対する駆動信号（スタータ信号）、スタータリレー７０をオン・オフする制御信号、ハイブリッドシステムにおける各種のリレー５６に対する制御信号、第１ないし第３のシステムメインリレーSMR1ないしSMR3に対する駆動信号、DCDCコンバータ３６に対する駆動信号または停止信号、インバータ３３に対する停止要求信号、インバータ３３の３相、すなわちＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対する駆動信号、エンジン用電子制御装置４２に対する制御信号、変速機用電子制御装置４１に対する制御信号、ブレーキ用電子制御装置４３に対する信号、エアコン用電子制御装置４４に対する信号などが出力されている。
【００３８】
ここで、上記ハイブリッド車の構成と、この発明の構成との対応関係を説明する。すなわち、スタータモータ６がこの発明の第１の始動装置に相当し、モータ・ジェネレータ２がこの発明の第２の始動装置に相当する。
【００３９】
上記ハード構成を有するハイブリッド車の制御内容を簡単に説明する。すなわち、アクセル開度および車速ならびシフトポジションその他の条件に基づいて電子スロットルバルブ１１の開度制御をおこなう。また、同様にして、車両に対する加速要求もしくは減速要求が判断される。そして、現在のアクセル開度およびシフトポジションに基づいて、必要な駆動力が判断され、エンジン１の出力、自動変速機５の変速比、モータ・ジェネレータ２のトルクなどが制御される。
【００４０】
そして、クラッチ１４が係合された状態においては、エンジン１またはモータ・ジェネレータ２のうちの少なくとも一方の動力を、自動変速機５、プロペラシャフト２９を介して車輪３に伝達することが可能である。これとは逆に、クラッチ１４が解放された状態においては、モータ・ジェネレータ２の動力のみを、自動変速機５、プロペラシャフト２９を介して車輪３に伝達することが可能である。また、メインバッテリ３２の充電量ＳＯＣが所定値以下になった場合は、エンジン１の動力の一部をモータ・ジェネレータ２に伝達して発電機として機能させ、その電気エネルギをメインバッテリ３２に充電することも可能である。
【００４１】
一方、車両の減速時に、クラッチ１４が係合されている場合は、車輪３を介して入力される運動エネルギをエンジン１に伝達することにより、エンジンブレーキ力を発生させることが可能である。また、前記運動エネルギの一部をモータ・ジェネレータ２に入力することにより、モータ・ジェネレータ２を発電機として機能させ、回生制動力（回生制動トルク）を発生させることも可能である。モータ・ジェネレータ２により回生制動力を発生させる場合は、クラッチ１４を解放することも可能である。
【００４２】
つぎに、エンジン１の始動制御の一例を、図１のフローチャートに基づいて説明する。まず、各種のセンサやスイッチの検出信号が各種の電子制御装置に入力され、これらの信号が処理される（ステップ１００）。そして、イグニッションキーの操作によりイグニッションスイッチ５５がオンされているか否かが判断される（ステップ１０１）。ステップ１０１で肯定判断された場合は車両走行条件が成立しているか否かが判断される（ステップ１０２）。ステップ１０２の判断基準には、メインバッテリ３２の電圧、補機バッテリ３７の電圧が所定値以上であるか否か、各種の電子制御装置の動作、各種のセンサやスイッチならびに各種アクチュエータ５３の動作が正常であるか否かが含まれている。
【００４３】
ステップ１０２で肯定判断された場合は、車両が走行可能な状態にあることを示すシステムReady フラグがオンされ（ステップ１０３）、ステップ１０５に進む。また、ステップ１０２で否定判断された場合は、車両を走行可能な状態にするための起動シーケンス制御がおこなわれ（ステップ１０４）、ステップ１０５に進む。この起動シーケンス制御には、例えば第１ないし第３のシステムメインリレーSMR1ないしSMR3の動作により、メインバッテリ３２の電圧をインバータ３３に印可して高電圧回路の電圧を所定電圧に制御することが含まれる。したがって、ステップ１０２からステップ１０４に進んだ場合は、この制御ルーチンの繰り返しによりステップ１０２で肯定判断されてからステップ１０３に進む。なお、前記ステップ１０１で否定判断された場合もステップ１０５に進む。
【００４４】
ステップ１０５においては、スタータモータ６を駆動させるスタータ信号が出力（オン）されているか否かが判断される。ステップ１０５で肯定判断された場合は、エンジン１を始動するために必要なトルク、つまりクランキングトルクが所定値以上であるか否かが判断される（ステップ１０６）。前述した潤滑装置８により、クランクシャフト１２、ピストンリングとシリンダ壁、クランクピン、ベアリングなどの摺動部分に対してエンジンオイルが供給されている。そして、このエンジンオイルは温度の低下にともなってその粘度が高まる特性を備えている。このため、温度が低下するにともなってエンジン１のクランキング抵抗も上昇することになる。そこで、この制御例においては、ステップ１０６で冷却装置１０の冷却水温に基づいて、冷間時であるか否かを判断し、その判断結果に応じてエンジン１の始動に使用する始動装置を選択する。
【００４５】
ステップ１０６で肯定判断された場合は、前述したシステムReady フラグがオンされているか否かが判断される（ステップ１０７）。すなわち、エンジン１を始動させるには、車両が走行可能な状態にあることが前提条件であるため、前提条件を意味するシステムReady フラグがオンされているか否かを判断している。ステップ１０７で肯定判断された場合は、エンジン１の完爆フラグがオンされているか否かが判断される（ステップ１０８）。エンジン１の完爆フラグは、例えば、燃料噴射装置７による燃料噴射、および点火装置９による点火により、所定のエンジン回転数に到達した場合にオンされる。
【００４６】
ステップ１０８で否定判断された場合は、クラッチ１４を係合状態に制御し、かつ、モータ・ジェネレータ２のトルクによりエンジン１を始動する制御をおこなう（ステップ１０９）。ついで、エンジン回転数に基づいて、エンジン１が完爆状態になったか否かが判断される（ステップ１１０）。ステップ１１０で肯定判断された場合はエンジン１の完爆フラグがオンされ（ステップ１１１）、ステップ１１２に進む。一方、前記ステップ１０７で否定判断された場合、またはステップ１０８で肯定判断された場合、またはステップ１１０で否定判断された場合も、ステップ１１２に進む。
【００４７】
ステップ１１２においては、各種の電子制御装置に入力される信号および予め記憶されているデータに基づいて、車両制御に関連する各種の演算処理がおこなわれる（ステップ１１２）。ステップ１１２でおこなわれる演算処理には、アクセル開度、車速、シフトポジション、メインバッテリ３２の充電量ＳＯＣなどに基づいて、エンジン１の運転・停止、モータ・ジェネレータ２の駆動・停止・回生制動、自動変速機５の変速比などの事項を制御するための演算処理が含まれる。そして、ステップ１１２の演算結果に対応する信号が出力され（ステップ１１３）、リターンされる。
【００４８】
一方、ステップ１０６で否定判断された場合は、エンジン１を始動するための始動条件が成立しているか否かが判断される（ステップ１１４）。すなわち、メインバッテリ３２のＳＯＣが所定値未満である場合は、車両の停車時においてもエンジン１の動力の一部をモータ・ジェネレータ２に伝達して発電機として機能させ、その電気エネルギをメインバッテリ３２に充電する必要がある。
【００４９】
このような場合にはステップ１１４で肯定判断されるとともに、スタータモータ６のトルクによりエンジン１を始動させる始動ロジックが適用され（ステップ１１５）、ステップ１１２に進む。スタータモータ６によりエンジン１を始動する場合は、クラッチ１４が解放される。なお、ステップ１１４で否定判断された場合、またはステップ１０５で否定判断された場合は、ステップ１１２に進む。なお、各ステップで使用される所定値などの判断基準は、予め各種の電子制御装置に記憶されていることは勿論である。
【００５０】
ここで、図１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１０２，１０３，１０４がこの発明の起動シーケンス手段に相当し、ステップＳ１０６がこの発明の必要トルク判断手段に相当し、ステップ１０６，１１４，１１５がこの発明の第１のエンジン始動手段に相当し、ステップ１０６，〜１０９がこの発明の第２のエンジン始動手段に相当する。
【００５１】
このように、図１制御例においては、冷却装置１０の冷却水温度に基づいて、クランクシャフト１２の回転抵抗となるエンジンオイルの粘度を間接的に判断している。そして、エンジン１の始動に必要なクランキングトルクが所定値以上である場合は、高電圧のメインバッテリ３２を電源とするモータ・ジェネレータ２のトルクによりエンジン１を始動する。これに対して、エンジン１のクランキングトルクが所定値未満である場合は、低電圧の補機バッテリ３７を電源とするスタータモータ６によりエンジン１を始動する。
【００５２】
つまり、エンジン１の始動に必要なクランキングトルクに応じて、特性（出力トルク）の異なるモータ・ジェネレータ２とスタータモータ６とを使い分けている。すなわち、モータ・ジェネレータ２は車両の動力源としての機能を有するため、モータ・ジェネレータ２の出力トルクは、エンジン１の始動専用のスタータモータ６のトルクに比べて大きくなっている。したがって、エンジン１の始動専用のスタータモータ６の定格を可及的に小さくすることができ、車両に対する始動装置の搭載性が向上する。
【００５３】
上記制御例は、車両の停止中にエンジン１を始動する場合、またはモータ・ジェネレータ２の動力による車両の走行中にエンジン１を始動する場合のいずれにも適用可能である。車両の停止状態においては、シフトレバー４５によりＰポジションまたはＮポジションが選択されている場合に、上記制御によりエンジン１が始動される。これに対して、モータ・ジェネレータ２の動力により車両が走行している状態では、モータ・ジェネレータ２の動力の一部がエンジン１に伝達されてエンジン１が始動される。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１または請求項２または請求項３の発明によれば、システムメインリレーの動作により高電圧回路を接続し、かつ、メインバッテリの電圧をインバータに印加する起動シーケンス処理の実行後に、エンジンの始動に必要なトルクが所定値以上であるか否かが判断される。ついで、エンジンの始動に必要なトルクに応じて、出力トルクの異なる始動装置が使い分けられる。したがって、エンジンの始動装置の定格を可及的に小さくすることができ、車両に対する始動装置の搭載性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一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概略構成をスケルトン図である。
【図３】 図２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４】 図２に示されたハイブリッド用電子制御装置の入出力信号を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…エンジン、 ２…モータ・ジェネレータ、 ３…車輪、 ６…スタータモータ。

Claims (3)

1. 車輪に動力を伝達するエンジンと、このエンジンを始動する機能を有する第１の始動装置と、この第１の始動装置とは別に設けられ、かつ、前記車輪に動力を伝達する機能および前記エンジンを始動する機能を有する第２の始動装置とを有するハイブリッド車のエンジン始動装置において、
   前記第１の始動装置に電力を供給する補機バッテリと、前記第２の始動装置に電力を供給するメインバッテリと、このメインバッテリと前記第２の始動装置との間に設けられたインバータと、前記第２の始動装置と前記メインバッテリとの間の高電圧回路の接続・遮断をおこなうシステムメインリレーとを有しており、
   前記システムメインリレーの動作により前記高電圧回路を接続し、かつ、前記メインバッテリの電圧を前記インバータに印加する起動シーケンス手段と、
   この起動シーケンス手段の処理実行後に、前記エンジンの始動に必要なトルクが所定値以上であるか否かを判断する必要トルク判断手段と、
   前記エンジンの始動に必要なトルクが所定値未満である場合は、前記第１の始動装置により前記エンジンを始動させる第１のエンジン始動手段と、
   前記エンジンの始動に必要なトルクが所定値以上である場合は、前記第２の始動装置により前記エンジンを始動させる第２のエンジン始動手段と
   を備えていることを特徴とするハイブリッド車のエンジン始動装置。
2. 車輪に動力を伝達するエンジンと、このエンジンを始動する機能を有する第１の始動装置と、この第１の始動装置とは別に設けられ、かつ、前記車輪に動力を伝達する機能および前記エンジンを始動する機能を有する第２の始動装置と、この第２の始動装置と前記エンジンとの間の動力伝達経路に設けられたクラッチとを有するハイブリッド車のエンジン始動装置において、
   前記第１の始動装置に電力を供給する補機バッテリと、前記第２の始動装置に電力を供給するメインバッテリと、このメインバッテリと前記第２の始動装置との間に設けられたインバータと、前記第２の始動装置と前記メインバッテリとの間の高電圧回路の接続・遮断をおこなうシステムメインリレーとを有しており、
   前記システムメインリレーの動作により前記高電圧回路を接続し、かつ、前記メインバッテリの電圧を前記インバータに印加する起動シーケンス手段と、
   この起動シーケンス手段の処理実行後に、前記エンジンの始動に必要なトルクが所定値以上であるか否かを判断する必要トルク判断手段と、
   前記エンジンの始動に必要なトルクが所定値未満である場合は、前記クラッチを解放させ、かつ、前記第１の始動装置により前記エンジンを始動させる第１のエンジン始動手段と、
   前記エンジンの始動に必要なトルクが所定値以上である場合は、前記クラッチを係合させ、かつ、前記第２の始動装置により前記エンジンを始動させる第２のエンジン始動手段と
   を備えていることを特徴とするハイブリッド車のエンジン始動装置。
3. 前記第２の始動装置と前記車輪との間の動力伝達経路に流体式のトルクコンバータが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車のエンジン始動装置。

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