(57)【要約】【課題】無段変速機構を介した電動発電機でエンジンをクランキングするハイブリッドシステム及びその制御方法を提供する。【解決手段】エンジン１０と電動発電機２１とを有するハイブリッドシステム１において、エンジン本体１１のクランク軸１５と電動発電機２１とをＣＶＴ１６を介して接続して、エンジン１０の始動要求が発生したときには、電動発電機２１を回転駆動させるとともに、ＣＶＴ１６の第１プーリー１６ａの径を最大にし、かつ第２プーリー１６ｂの径を最小にした後に、電動発電機２１を回転駆動してエンジン本体１１をクランキングする。【選択図】図１
2015033913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と電動発電機とを有するハイブリッドシステムにおいて、
前記内燃機関のクランク軸に直結すると共に前記内燃機関の動力を前記電動発電機に伝達する無段変速機構と、前記ハイブリッドシステムを制御する制御手段とを設け、
前記制御手段は、前記内燃機関の始動要求が発生したときには、前記電動発電機を回転駆動させるとともに、前記電動発電機から前記クランク軸への伝達トルクが最大になるように前記無段変速機構を制御した後に、前記電動発電機を用いて前記内燃機関をクランキングすることを特徴とするハイブリッドシステム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電動発電機から前記クランク軸への伝達トルクが最大になるように前記無段変速機構を制御した後に、前記伝達トルクが連続的に減少するように前記無段変速機構を制御する請求項１に記載のハイブリッドシステム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記電動発電機から前記クランク軸への伝達トルクが最大になるように前記無段変速機構を制御した後に、前記電動発電機のトルクを連続的に減少させる請求項１に記載のハイブリッドシステム。
【請求項４】
内燃機関及び電動発電機を有し、前記内燃機関のクランク軸に直結する無段変速機構を介して前記電動発電機から前記内燃機関に動力を伝達するハイブリッドシステムの制御方法において、
前記内燃機関の始動要求が発生したときには、前記電動発電機から前記クランク軸への伝達トルクが最大になるように前記無段変速機構を制御した後に、前記電動発電機を用いて前記内燃機関をクランキングすることを特徴とするハイブリッドシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッドシステム及びその制御方法に関し、更に詳しくは、無段変速機構を介した電動発電機でエンジンをクランキングするハイブリッドシステム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関の始動は、スターターを用いて内燃機関をクランキングすることにより行われる。内燃機関は回転数がゼロのときにはフライホイールの慣性を期待することができないため、始動時におけるクランク軸の回転数が低いほど大きなトルクが必要となる。従って、このスターターに用いられるスターターモーターには、回転数がゼロのときに最大トルクを発生する特性を有するブラシ付き直流直巻きモーターが好適に採用されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
ところで、ハイブリッドシステムにおける電動発電機には、ブラシレスの誘導モーターや同期モーターが採用されている。それらのモーターは、回転数がゼロから所定値までは一定のトルクを発生するという特性を有している。
【０００４】
そのため、このような誘導モーター等を用いて内燃機関をクランキングすると、クランキングに必要なトルクに対して、ブラシ付き直流直巻きモーターの場合よりも大きな余剰トルクが生じるため、電動発電機に電力を供給するバッテリーが浪費されてその寿命が低下してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−７１４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、無段変速機構を介した電動発電機でエンジンをクランキングするハイブリッドシステム及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成する本発明のバイブリッドシステムは、内燃機関と電動発電機とを有するハイブリッドシステムにおいて、前記内燃機関のクランク軸に直結すると共に前記内燃機関の動力を前記電動発電機に伝達する無段変速機構と、前記ハイブリッドシステムを制御する制御手段とを設け、前記制御手段は、前記内燃機関の始動要求が発生したときには、前記電動発電機を回転駆動させるとともに、前記電動発電機から前記クランク軸への伝達トルクが最大になるように前記無段変速機構を制御した後に、前記電動発電機を用いて前記内燃機関をクランキングすることを特徴とするものである。
【０００８】
上記の目的を達成する本発明のバイブリッドシステムの制御方法は、内燃機関及び電動発電機を有し、前記内燃機関のクランク軸に直結する無段変速機構を介して前記電動発電機から前記内燃機関に動力を伝達するハイブリッドシステムの制御方法において、
前記内燃機関の始動要求が発生したときには、前記電動発電機から前記クランク軸への伝達トルクが最大になるように前記無段変速機構を制御した後に、前記電動発電機を用いて前記内燃機関をクランキングすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のバイブリッドシステム及びその制御方法によれば、内燃機関のクランク軸と電動発電機とを無段変速機構を介して接続し、内燃機関の始動時にはクランク軸側が高トルク状態になるように無段変速機構を制御してからクランキングするようにしたので、無段変速機構を介した電動発電機でエンジンをクランキングするハイブリッドシステム及びその制御方法を提供することができる。
【００１０】
また、内燃機関をクランキングする電動発電機のトルクが抑制されるため、その電動発電機に電力を供給するバッテリを長寿命化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態からなるハイブリッドシステムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態からなるハイブリッドシステムの制御方法を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態からなるハイブリッドシステムを示す。
【００１３】
この実施の形態のハイブリッドシステム１は、エンジン（内燃機関）１０と電動発電機（Ｍ/Ｇ）２１を有している。なお、ここでは、このハイブリッドシステム１はハイブリッド車両（ＨＥＶ：以下車両とする）２に搭載されているものとして説明するが、必ずしも限定されるものではない。
【００１４】
ハイブリッドシステム１は、エンジン１０と排気通路１２とターボ過給器１３と、排気通路１２に設けられた排気ガス浄化装置（後処理装置）１４を備えている。
【００１５】
エンジン本体１１のクランク軸１５に連結してＣＶＴ（無段変速機構：レシオ可変機構）１６を設けるとともに、このＣＶＴ１６に電動発電機２１を連結する。つまり、エンジン１０のクランク軸１５にＣＶＴ１６の第１プーリー（第１動力伝達部）１６ａを直結するとともに、電動発電機２１にＣＶＴ１６の第２プーリー（第２動力伝達部）１６ｂを設けて構成し、第１プーリー１６ａと第２プーリー１６ｂとを介してクランク軸１５と電動発電機２１との間の動力伝達を行うように構成する。
【００１６】
これらの第１プーリー１６ａと第２プーリー１６ｂとの間には無端状のベルト又はチェーン（動力伝達部材）１６ｃが掛け回されており、クランク軸１５から第１プーリー１６ａと動力伝達部材１６ｃと第２プーリー１６ｂを経由して電動発電機２１に、また逆に、電動発電機２１から第２プーリー１６ｂと動力伝達部材１６ｃと第１プーリー１６ａを経由してクランク軸１５に、それぞれ動力が伝達される。
【００１７】
このＣＶＴ１６では、第１プーリー１６ａと第２プーリー１６ｂの幅をそれぞれ変化させることにより、プーリー１６ａ、１６ｂと動力伝達部材１６ｃの接する径方向位置を変えるようにしており、動力伝達部材１６ｃの接する位置が内側になればプーリー径が小さくなり、逆に外側になればプーリー径が大きくなるように構成されている。そして、電子制御による油圧又は電動機構（図示しない）で２個のプーリー１６ａ、１６ｂの幅の拡縮が互いに逆になるように変化させる制御をすることにより、動力伝達部材１６ｃをたるませることなく、変速を連続的に行うことができる。
【００１８】
電力システム２０の一部である電動発電機２１は、発電機として、エンジン１０の駆動力を受けて発電をしたり、又は、車両２のブレーキ力等の回生力発生による回生発電をしたり、モータとして駆動して、その駆動力をエンジン１０のクランク軸１５に伝達して、エンジン１０の駆動力をアシストしたりする。
【００１９】
なお、発電して得た電力は、配線２２を経由してインバータ（ＩＮＶ）２３で変換して第１バッテリ（充電器：Ｂ１）２４Ａに充電される。また、電動発電機２１を駆動するときは、第１バッテリ２４Ａに充電された電力をインバータ２３で変換して電動発電機２１に供給する。
【００２０】
図１の構成では、更に、ＤＣ−ＤＣコンバータ（ＣＯＮ）２５と第２バッテリ（Ｂ２）２４Ｂを第１バッテリ２４Ａに直列に設けて、第１バッテリ２４Ａの、例えば、一般的な１２Ｖや２４Ｖ以上の高い電圧の電力を、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５で、例えば、１２Ｖに電圧降下させて、第２バッテリ２４Ｂに充電して、この第２バッテリ２４Ｂから補機の冷却ファン２６Ａ、冷却水ポンプ２６Ｂ、潤滑油ポンプ２６Ｃ等に電力を供給するように構成している。
【００２１】
ハイブリッドシステム１を搭載した車両２においては、エンジン１０の動力は、動力伝達システム３０の変速機（トランスミッション）３１に伝達され、さらに、変速機３１より推進軸（プロペラシャフト）３２を介して作動装置（デファレンシャルギア）３３に伝達され、作動装置３３より駆動軸（ドライブシャフト）３４を介して車輪３５に伝達される。これにより、エンジン１０の動力が車輪３５に伝達され、車両２が走行する。なお、エンジン１０の搭載方式によっては、エンジン１０から車輪３５の伝達経路は異なっていてもよい。
【００２２】
一方、電動発電機２１の動力に関しては、第１バッテリ２４Ａに充電された電力がインバータ２３を介して電動発電機２１に供給され、この電力により電動発電機２１が駆動され動力を発生する。この電動発電機２１の動力は、ＣＶＴ１６を介してクランク軸１５に伝達されて、エンジン１０の動力伝達経路を伝達して、車輪３５に伝達される。
【００２３】
これにより、電動発電機２１の動力がエンジン１０の動力と共に車輪３５に伝達され、車両２が走行する。なお、回生時には、逆の経路で、車輪３５の回生力、又はエンジン１０の回生力が電動発電機２１に伝達されて、電動発電機２１での発電が可能となる。
【００２４】
また、ハイブリッドシステム用制御装置４１が設けられ、エンジン１０の回転数Ｎｅや負荷Ｑ等の運転状態や電動発電機２１の回転数Ｎａ等の運転状態や第１バッテリ２４Ａ，第２バッテリ２４Ｂの充電容量（ＳＯＣ）の状態をモニターしながら、ＣＶＴ１６や電動発電機２１、インバータ２３、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５等を制御する。このハイブリッドシステム用制御装置４１は、通常は、エンジン１０や車両２を制御する全体制御装置４０に組み込まれて構成される。この全体制御装置４０は、エンジン１０の制御では、シリンダ内燃焼やターボ過給器１３や排気ガス浄化装置１４や補機の冷却ファン２６Ａ、冷却水ポンプ２６Ｂ、潤滑油ポンプ２６Ｃなどを制御している。
【００２５】
このようなハイブリッドシステム１を搭載した車両２における制御方法を図２に基づいて以下に説明する。
【００２６】
ハイブリッドシステム用制御装置４１は、エンジン本体１１の始動要求（アイドリングストップ時の再始動要求も含む）が発せられたかを判定し（Ｓ１０）、始動要求が発せられたときには、第１バッテリ２４Ａに充電された電力を供給することで電動発電機２１を回転駆動させる（Ｓ２０）とともに、第１プーリー１６ａのプーリー径を最大にし、かつ第２プーリー１６ｂのプーリー径を最小にして（Ｓ３０）、クランク軸１５の回転を開始させてクランキングする（Ｓ４０）。
【００２７】
このような制御を行うことにより、クランク軸１５が高トルクかつ低回転の状態になるため、電動発電機２１が発生するトルクを抑制して第１バッテリ２４Ａを長寿命化することができる。
【００２８】
また、上記の制御方法においては、クランク軸１５が回転開始した（Ｓ４０）直後に、第１プーリー１６ａのプーリー径に対する第２プーリー１６ｂのプーリー径の比を連続的に減少させる（Ｓ５０）ことが望ましい。具体的には、第１プーリー１６ａのプーリー径を連続的に小さくするとともに、第２プーリー１６ｂのプーリー径を連続的に大きくする制御を行う。
【００２９】
そのようにすることで、クランク軸１５が高回転かつ低トルクの状態に連続的に移行するので、クランク軸１５がエンジン本体１１のクランキングに必要な回転数に達する時間が短縮されるため、エンジン本体１１を早期かつスムーズに始動させることができる。
【００３０】
なお、第１プーリー１６ａのプーリー径に対する第２プーリー１６ｂのプーリー径の比を連続的に減少させる代わりに、第１バッテリ２４Ａから電動発電機２１へ供給される電力を制御して電動発電機２１のトルクを連続的に減少させることで、クランク軸１５を高回転かつ低トルクの状態に連続的に移行させることもできる。
【符号の説明】
【００３１】
１  ハイブリッドシステム
２  ハイブリッド車両
１０  エンジン
１１  エンジン本体
１５  クランク軸
１６  ＣＶＴ
１６ａ  第１プーリー
１６ｂ  第２プーリー
２１  電動発電機
２４Ａ  第１バッテリ
４１  ハイブリッドシステム用制御装置
【図１】
2015033913.tif 000003
【図２】
2015033913.tif 000004