(57)【要約】【課題】内燃機関を容易に始動させることができ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２１Ａ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に直結してＣＶＴ１６を設けて電動発電機２１Ａを連結するとともに、電動発電機２１Ａに別の電動発電機２１Ｂを電動機用クラッチ２７を介して直列に連結し、温度計４２の測定値がしきい値超である場合には電動機用クラッチ２７を断状態にし、しきい値以下である場合には電動機用クラッチ２７を接状態にした後に、少なくとも電動発電機２１Ａを用いてエンジン本体１１をクランキングする。【選択図】図１
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【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して無段変速機構を設けて該無段変速機構に第１の電動発電機を連結するとともに、前記第１の電動発電機に第２の電動発電機を電動機用断接装置を介して直列に連結し、
前記内燃機関の温度を測定する温度計と、前記ハイブリッドシステム及び前記電動機用断接装置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、前記温度計の測定値が予め設定されたしきい値以下の場合には前記電動機用断接装置を接状態にして、前記第１の電動発電機及び前記第２の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】
前記制御装置は、前記内燃機関の始動要求が発生したときには、前記温度計の測定値が前記しきい値超の場合には前記電動機用断接装置を断状態にする請求項１に記載のハイブリッドシステム。
【請求項３】
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の制御方法において、
前記内燃機関のクランク軸に直結して無段変速機構を設けて該無段変速機構に第１の電動発電機を連結するとともに、前記第１の電動発電機に第２の電動発電機を直列に連結し、
前記内燃機関の始動要求が発生したときには、前記内燃機関の温度が予め設定されたしきい値以下である場合には前記第１の電動発電機と前記第２の電動発電機の動力伝達を可能にし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。
【請求項４】
前記内燃機関の温度が前記しきい値超である場合には前記第１の電動発電機と前記第２の電動発電機の動力を切断し前記内燃機関をクランキングする請求項３に記載の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、内燃機関を容易に始動させることができ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】
近年、燃費向上と環境対策などの観点から、バッテリに接続する電動発電機により、エンジンの駆動力をアシストするとともに車両のエネルギー回生を行うハイブリッド車両が注目されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
このハイブリッド車両においては、省エネルギー及び省スペースを目的として、従来のスターターを廃止して、電動発電機機を用いてエンジンをクランキングすることが提案されている。
【０００４】
しかしながら、極低温時などでエンジン本体のフリクションが増大している場合においてエンジンを確実に始動させるためには、クランク軸に対してクランキングに必要な大きさのトルクを与える必要がある。
【０００５】
このようなことから、極低温時においてもハイブリッドシステムの内燃機関を容易に始動できるようにすることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２３８１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、内燃機関を容易に始動させることができ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】
【０００８】
上記の目的を達成する本発明のハ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して無段変速機構を設けて該無段変速機構に第１の電動発電機を連結するとともに、前記第１の電動発電機に第２の電動発電機を電動機用断接装置を介して直列に連結し、前記内燃機関の温度を測定する温度計と、前記ハイブリッドシステム及び前記電動機用断接装置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、前記温度計の測定値が予め設定されたしきい値以下の場合には前記電動機用断接装置を接状態にして、前記第１の電動発電機及び前記第２の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。
【０００９】
上記の目的を達成する本発明のハイブリッドシステムの制御方法は、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の制御方法において、前記内燃機関のクランク軸に直結して無段変速機構を設けて該無段変速機構に第１の電動発電機を連結するとともに、前記第１の電動発電機に第２の電動発電機を直列に連結し、前記内燃機関の始動要求が発生したときには、前記内燃機関の温度が予め設定されたしきい値以下である場合には前記第１の電動発電機と前記第２の電動発電機の動力伝達を可能にし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】
【００１０】
本発明のハイブリッドシステム及びその制御方法によれば、電動発電機に別の電動発電機を電動機用断接装置を介して直列に連結して、内燃機関の始動時において内燃機関の状態に応じて１台又は２台の電動発電機によりクランキングするようにしたので、内燃機関を容易に始動させることができる。
【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に第１電動発電機２１Ａ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１６ａを直結するとともに、第１電動発電機２１ＡにＣＶＴ１６の第２プーリー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と第１電動発電機２１Ａ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を経由して第１電動発電機２１Ａに、また逆に、第１電動発電機２１Ａ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の一部である第１電動発電機２１Ａには、電動発電機用クラッチ２７を介して第２電動発電機２１Ｂが直列に接続している。これらのうち第１電動発電機は常に、第２電動発電機は電動発電機用クラッチ２７が接状態のときに、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、第１電動発電機２１Ａ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で変換して第１電動発電機２１Ａ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、動力伝達システムの伝達経路は異なってもよい。
【００２２】
一方、第１電動発電機２１Ａ及び第２電動発電機２１Ｂ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を介して第１電動発電機２１Ａ及び第２電動発電機２１Ｂに供給され、この電力により第１電動発電機２１Ａ及び第２電動発電機２１Ｂが駆動され動力を発生する。この第１電動発電機２１Ａ及び第２電動発電機２１Ｂ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、第１電動発電機２１Ａ及び第２電動発電機２１Ｂ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の回生力が第１電動発電機２１Ａ及び第２電動発電機２１Ｂに伝達されて、第１電動発電機２１Ａ及び第２電動発電機２１Ｂ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等の運転状態や第１電動発電機２１Ａ及び第２電動発電機２１Ｂ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や第１電動発電機２１Ａ及び第２電動発電機２１Ｂ、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】
更に、車両２には、エンジン本体１１の温度を測定する温度計４２が設置されている。この温度計４２が測定するエンジン本体１１の温度としては、エンジン用冷却水の水温などが例示される。
【００２６】
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。
【００２７】
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、温度計４２の測定値Ｔを入力し（Ｓ２０）、測定値Ｔがあらかじめ設定されたしきい値超であるかを判定する（Ｓ３０）。このしきい値としては、−２０〜１０℃の範囲の温度値、好ましくは０℃が例示される。
【００２８】
そして、測定値Ｔがしきい値超である場合には、電動発電機用クラッチ２７を断状態にして（Ｓ４０）、第１バッテリ２４Ａから第１電動発電機２１Ａのみに電力を供給することで回転駆動させて（Ｓ５０）、ＣＶＴ１６を通じてクランク軸１５を強制回転させてエンジン本体１１をクランキングする（Ｓ６０）。
【００２９】
一方、測定値Ｔがしきい値以下である場合には、電動発電機用クラッチ２７を接状態にして（Ｓ７０）、第１バッテリ２４Ａから第１電動発電機２１Ａ及び第２電動発電機２１Ｂに電力を供給することで両者を回転駆動させて（Ｓ８０）、ＣＶＴ１６を通じてクランク軸１５を強制回転させてエンジン本体１１をクランキングする（Ｓ６０）。
【００３０】
このような制御を行うことにより、極低温時などでエンジン本体１１のフリクションが増大している場合には、２台の電動発電機２１Ａ、２１Ｂによりクランク軸１５を回転させてクランキングするので、エンジン本体１１を容易に始動させることができる。
【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
１７  クランク軸用断接装置
２１Ａ  第１電動発電機
２１Ｂ  第２電動発電機
２７  電動発電機用クラッチ
４１  ハイブリッドシステム用制御装置
４２  温度計
【図１】
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【図２】
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