(57)【要約】【課題】内燃機関の始動時に電動発電機に接続された高電圧バッテリの電圧が低下した場合には、内燃機関の始動時間を短縮しながら高電圧バッテリを早期に活性化することができるハイブリッドシステム、及びハイブリッド車両、並びにハイブリッドシステムの内燃機関の始動方法を提供する。【解決手段】エンジン１０の始動時に、高電圧バッテリ２３の温度ｔ１が電圧低下温度ｔ１’以下の場合には、スタータモータ２１をクランク軸１１に連結し、次いで、スタータモータ２１を駆動し、次いで、スタータモータ２１を駆動することによってクランク軸１１の回転を開始したことを合図として、電動発電機２０を駆動して、スタータモータ２１と電動発電機２０との両方を駆動することによってエンジン１０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、高電圧バッテリに接続された電動発電機と、低電圧バッテリに接続されたスタータモータと、駆動輪に動力を伝達する動力伝達経路に配置され、動力を断接する動力断接装置とを備え、前記電動発電機が前記動力伝達経路の前記動力断接装置よりも上流側で前記内燃機関のクランク軸に連結されるハイブリッドシステムにおいて、
前記高電圧バッテリの電圧が予め定めた基準電圧よりも低下したことを取得する電圧低下取得手段と、前記クランク軸に連結された前記スタータモータが駆動することによって前記クランク軸の回転が開始されたことを取得する回転開始取得手段と、制御装置とを備え、
前記制御装置が、前記内燃機関を始動する際に、前記電圧低下取得手段が前記高電圧バッテリの電圧が前記基準電圧よりも低下したことを取得していない場合には、前記電動発電機を駆動することによって前記内燃機関をクランキングするように構成され、
前記電圧低下取得手段が前記高電圧バッテリの電圧が前記基準電圧よりも低下したことを取得した場合には、前記スタータモータを前記クランク軸に連結し、次いで、前記スタータモータを駆動し、次いで、前記回転開始取得手段が前記クランク軸の回転が開始されたことを取得したことを合図として、前記電動発電機を駆動して、前記スタータモータと前記電動発電機との両方を駆動することによって前記内燃機関をクランキングするように構成されることを特徴とするハイブリッドシステム。
【請求項２】
前記電圧低下取得手段が前記高電圧バッテリの温度を検知する温度センサを有し、前記温度センサの検知した前記高電圧バッテリの温度が前記高電圧バッテリの電圧が前記基準電圧よりも低下する電圧低下温度以下の場合に、前記制御装置が前記スタータモータと前記電動発電機との両方を駆動することによって前記内燃機関をクランキングするように構成される請求項１に記載のハイブリッドシステム。
【請求項３】
前記回転開始取得手段がクランク角センサを有し、前記制御装置が、前記クランク角センサから出力された前記スタータモータのクランキングによる回転パルス信号を受信したことを合図として、前記電動発電機を駆動するように構成される請求項１又は２に記載のハイブリッドシステム。
【請求項４】
前記回転開始取得手段が前記スタータモータの駆動時間を計測するように構成され、前記制御装置が、前記回転開始取得手段が計測した前記スタータモータの駆動時間が予め定めた時間を経過したことを合図として、前記電動発電機を駆動するように構成される請求項１又は２に記載のハイブリッドシステム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッドシステムを搭載したことを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項６】
内燃機関と、高電圧バッテリに接続された電動発電機と、低電圧バッテリに接続されたスタータモータと、駆動輪に動力を伝達する動力伝達経路に配置され、動力を断接する動力断接装置とを備え、前記電動発電機が前記動力伝達経路の前記動力断接装置よりも上流側で前記内燃機関のクランク軸に連結されたハイブリッドシステムの内燃機関の始動方法において、
前記内燃機関の始動時に、前記高電圧バッテリの電圧が予め定めた基準電圧よりも低下していない場合には、前記電動発電機を駆動することによって前記内燃機関をクランキングし、
前記高電圧バッテリの電圧が前記基準電圧よりも低下した場合には、前記スタータモータを前記クランク軸に連結し、次いで、前記スタータモータを駆動することによって前記クランク軸の回転を開始したことを合図として、前記電動発電機を駆動して、前記スター
タモータと前記電動発電機との両方を駆動することによっ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内燃機関の始動方法。
【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、及びハイブリッド車両、並びにハイブリッドシステムの内燃機関の始動方法に関し、より詳細には、内燃機関の始動時に電動発電機に接続された高電圧バッテリの電圧が低下した場合には、内燃機関の始動時間を短縮しながら高電圧バッテリを早期に活性化することができるハイブリッドシステム、及びハイブリッド車両、並びにハイブリッドシステムの内燃機関の始動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧バッテリを用いたハイブリッドシステムでは、−１０度以下の様な低温の環境下では電圧が著しく低下し、ハイブリッドシステムの電動発電機を用いてのエンジン始動が困難になる。
【０００３】
一方で低電圧バッテリとスタータモータによってエンジンをクランキングして、エンジンを始動させる従来の方式でも、低電圧バッテリの電気的な性能低下やエンジンフリクションの増加、吸気温度や機関自体が低温である事による圧縮温度の低下などを起因とした始動性の悪化が問題となっている。
【０００４】
そこで、エンジン温度、エンジンルーム温度、車外温度、エンジン冷却水温度、吸気室温度の少なくともいずれか一つが予めそれぞれ設定されている低温閾値以下である場合に低温始動と判断し、エンジン始動の際においては、スタータモータ及び第１電力変換装置に駆動指令を出力し、スタータモータ及び電動発電機を作動させて、双方のトルクによりエンジンを始動させる装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、高電圧バッテリの電圧の低下は、例えば、高電圧バッテリがリチウムイオンバッテリの場合には、リチウムイオンバッテリの温度が５度以下になると発生する。従って、上記の装置のように−１０度以下の低温環境の温度のみをパラメータとする場合には、−１０度以上、５度以下の環境ではスタータモータ及び電動発電機の双方のトルクによりエンジンを始動させることができない。従って、高電圧バッテリの温度が高電圧バッテリの電圧が低下する温度以下の状態のままエンジンを始動させることになり、エンジンの始動性が悪化する。
【０００６】
また、特にスタータモータがピニオンとリングギアを介してクランク軸に連結される構成の場合には、そのピニオンがリングギアに完全に噛み込んでから電動発電機の駆動を行う必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１１１２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、内燃機関の始動時に電動発電機に接続された高電圧バッテリの電圧が低下した場合には、内燃機関の始動時間を短縮しながら高電圧バッテリを早期に活性化することができるハイブリッドシステム、及びハイブリッド車両、並びにハイブリッドシステムの内燃機関の始動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するための本発明のハイブリッドシステムは、内燃機関と、高電圧バッテリに接続された電動発電機と、低電圧バッテリに接続されたスタータモータと、駆動輪に動力を伝達する動力伝達経路に配置され、動力を断接する動力断接装置とを備え、前記電動発電機が前記動力伝達経路の前記動力断接装置よりも上流側で前記内燃機関のクランク軸に連結されるハイブリッドシステムにおいて、前記高電圧バッテリの電圧が予め定めた基準電圧よりも低下したことを取得する電圧低下取得手段と、前記クランク軸に連結された前記スタータモータが駆動することによって前記クランク軸の回転が開始されたことを取得する回転開始取得手段と、制御装置とを備え、前記制御装置が、前記内燃機関を始動する際に、前記電圧低下取得手段が前記高電圧バッテリの電圧が前記基準電圧よりも低下したことを取得していない場合には、前記電動発電機によって前記内燃機関をクランキングするように構成され、前記電圧低下取得手段が前記高電圧バッテリの電圧が前記基準電圧よりも低下したことを取得した場合には、前記スタータモータを前記クランク軸に連結し、次いで、前記スタータモータを駆動し、次いで、前記回転開始取得手段が前記クランク軸の回転が開始されたことを取得したことを合図として、前記電動発電機を駆動して、前記スタータモータと前記電動発電機との両方を駆動することによって前記内燃機関をクランキングするように構成される。
【００１０】
この構成によれば、第一に、高電圧バッテリの電圧が低下した場合には、低電圧バッテリに接続されたスタータモータと電動発電機の両方を駆動することによって内燃機関をクランキングすることで、内燃機関の始動時間を短縮しながら、高電圧バッテリを放電させてバッテリセルの温度を上昇することができる。これにより、高電圧バッテリを早期に活性化することができるので、内燃機関の始動直後から高電圧バッテリの充放電効率を向上できる。
【００１１】
第二に、スタータモータの駆動によってクランク軸の回転が開始されたことを合図として、つまりスタータモータのピニオンとリングギアの連結が確実に完了した後で電動発電機を駆動することで、スタータモータとクランク軸との連結が不十分な状態で生じる異音や破損を回避することができる。
【００１２】
また、上記のハイブリッドシステムにおいて、前記電圧低下取得手段が前記高電圧バッテリの温度を検知する温度センサを有し、前記温度センサの検知した前記高電圧バッテリの温度が前記高電圧バッテリの電圧が前記基準電圧よりも低下する電圧低下温度以下の場合に、前記制御装置が前記スタータモータと前記電動発電機との両方を駆動することによって前記内燃機関をクランキングするように構成されることが望ましい。この構成によれば、−１０度以下の低温環境以外の状況、例えば−１０度より高く、５度以下の温度で高電圧バッテリの電圧が低下した場合に、高電圧バッテリを早期に活性化することができる。
【００１３】
加えて、上記のハイブリッドシステムにおいて、前記回転開始取得手段がクランク角センサを有し、前記制御装置が、前記クランク角センサから出力された前記スタータモータのクランキングによる回転パルス信号を受信したことを合図として、前記電動発電機を駆動するように構成されることが望ましい。
【００１４】
一方、上記のハイブリッドシステムにおいて、前記回転開始取得手段が前記スタータモータの駆動時間を計測するように構成され、前記制御装置が、前記回転開始取得手段が計測した前記スタータモータの駆動時間が予め定めた時間を経過したことを合図として、前記電動発電機を駆動するように構成されることが望ましい。
【００１５】
これらの構成によれば、スタータモータのピニオンとリングギアとの連結が不完全な状態になることを回避し、且つ早期に電動発電機を駆動することができる。これにより、内燃機関の始動時間を短縮しながら、高電圧バッテリを早期に活性化することができる。
【００１６】
そして、上記の課題を解決するための本発明のハイブリッド車両は、のハイブリッドシステムを搭載して構成される。
【００１７】
そして、上記の課題を解決するための本発明のハイブリッドシステムの内燃機関の始動方法は、内燃機関と、高電圧バッテリに接続された電動発電機と、低電圧バッテリに接続されたスタータモータと、駆動輪に動力を伝達する動力伝達経路に配置され、動力を断接する動力断接装置とを備え、前記電動発電機が前記動力伝達経路の前記動力断接装置よりも上流側で前記内燃機関のクランク軸に連結されたハイブリッドシステムの内燃機関の始動方法において、前記内燃機関の始動時に、前記高電圧バッテリの電圧が予め定めた基準電圧よりも低下していない場合には、前記電動発電機を駆動することによって前記内燃機関をクランキングし、前記高電圧バッテリの電圧が前記基準電圧よりも低下した場合には、前記スタータモータを前記クランク軸に連結し、次いで、前記スタータモータを駆動することによって前記クランク軸の回転を開始したことを合図として、前記電動発電機を駆動して、前記スタータモータと前記電動発電機との両方を駆動することによって前記内燃機関をクランキングすることを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のハイブリッドシステム、及びハイブリッド車両、並びにハイブリッドシステムの内燃機関の始動方法によれば、低温により高電圧バッテリの電圧が低下した場合には、低電圧バッテリに接続されたスタータモータと電動発電機の両方を駆動することによって内燃機関をクランキングすることで、内燃機関の始動時間を短縮しながら、電動発電機に接続された高電圧バッテリを放電させてバッテリセルの温度を上昇することができる。これにより、高電圧バッテリを早期に活性化することができるので、内燃機関の始動直後から高電圧バッテリの充放電効率を向上できる。
【００１９】
また、スタータモータの駆動によってクランク軸の回転が開始されたことを合図として、つまりスタータモータのピニオンとクランク軸のリングギアとの連結が確実に完了した後で電動発電機を駆動することで、スタータモータとクランク軸との連結が不十分な状態で生じる異音や破損などを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のハイブリッドシステム及びハイブリッド車両の第一実施形態の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明のハイブリッドシステムの内燃機関の始動方法におけるクランキングモードを選択する方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明のハイブリッドシステムの内燃機関の始動方法における併用モードの一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明のハイブリッドシステムの内燃機関の始動方法における併用モードの他の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明のハイブリッドシステム、及びハイブリッド車両、並びにハイブリッドシステムの内燃機関の始動方法の実施形態について説明する。
【００２２】
図１の例に示すように、この実施形態のハイブリッドシステム２は、内燃機関（以下、エンジンという）１０と電動発電機２０とスタータモータ２１とを備える。また、このハ
イブリッドシステム２は、電動発電機２０とスタータモータ２１がエンジン１０からの動力を伝達する動力伝達システム３０のクラッチ（動力断接装置）３１よりも上流側でエンジン１０のクランク軸１１に連結されている。なお、ここでは、このハイブリッドシステム２はハイブリッド車両（ＨＥＶ：以下車両とする）１に搭載されているものとして説明するが、必ずしも、車両に搭載されるものに限定されない。
【００２３】
電動発電機２０は誘導モータや同期モータで形成され、インバータ２２を介して高電圧バッテリ２３（非水電解液二次電池）２３に接続される。この電動発電機２０は、動力伝達機構１２を介してクランク軸１１に連結される。この動力伝達機構１２は、クランク軸１１に直結された第一プーリー１３と電動発電機２０の駆動軸に直結された第二プーリー１４と第一プーリー１３及び第二プーリー１４に掛け回された無端状のベルト又はチェーン（動力伝達部材）１５を有する。
【００２４】
この実施形態のようにエンジン１０に対して、クランク軸１１の一方に変速機３２が接続され、クランク軸１１の他方に動力伝達機構１２が接続されるように構成することが好ましい。この構成によれば、ハイブリッドシステムを考慮していない、既存のエンジンと変速機との組み合わせ（パワートレイン）に対しても、電動発電機を容易に設けることができ、ハイブリッドシステムを搭載できるパワートレインの種類を拡大することが容易にできる。
【００２５】
また、この電動発電機２０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１のブレーキ力等の回生力発生による回生発電をしたりする。このとき、動力伝達機構１２により、クランク軸１１から第一プーリー１３と動力伝達部材１５と第二プーリー１４を順に経由して電動発電機２０に動力が伝達される。一方、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１１に伝達して、エンジン１０の駆動力をアシストしたりする。このとき、動力伝達機構１２により、電動発電機２０から第二プーリー１４と動力伝達部材１５と第一プーリー１３を経由してクランク軸１１に、動力が伝達される。なお、発電して得た電力は、配線を経由してインバータ２２で変換して高電圧バッテリ２３に充電される。また、電動発電機２０を駆動するときは、高電圧バッテリ２３に充電された電力をインバータ２２で変換して電動発電機２０に供給する。
【００２６】
スタータモータ２１は、始動時に最も大きなトルクが発生し、回転数の上昇に伴いトルクが減少する直流直巻型モータで形成される。このスタータモータ２１は、エンジン１０の始動時に連結機構１６を介してクランク軸１１に連結される。この連結機構１６は、クランク軸１１に直結されたフライホイールの外周に配置されたリングギア１７とスタータモータ２１の駆動軸に直結されたピニオン１８を有する。
【００２７】
また、このスタータモータ２１は、ピニオン１８がその回転軸方向に摺動し、リングギア１７に噛み込むことによって、スタータモータ２１からの動力がクランク軸１１に伝達される。なお、このスタータモータ２１は、接続された低電圧バッテリ（鉛蓄電池）２４からの持ち出し電流で駆動する。
【００２８】
この低電圧バッテリ２４はＤＣ−ＤＣコンバータ２５を介して高電圧バッテリ２３に接続される。この低電圧バッテリ２４は冷却用ウォーターポンプ２６Ａや油圧ポンプ２６Ｂなどの電動駆動補機が接続されている。この低電圧バッテリ２４は、高電圧バッテリ２３の、例えば、２４Ｖや４８Ｖなどの高い電圧の電力が、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５で、１２Ｖに電圧降下されて充電される。
【００２９】
動力伝達システム３０は、エンジン１０の動力がクラッチ３１を介して変速機３２に伝達され、更に、変速機３２より推進軸３３を介して作動装置３４に伝達され、作動装置３
４より駆動軸３５を介して駆動輪３６に伝達される構成である。これにより、エンジン１０の動力が駆動輪３６に伝達され、車両１が走行する。
【００３０】
一方、電動発電機２０の動力に関しては、高電圧バッテリ２３に充電された電力がインバータ２２を介して電動発電機２０に供給され、この電力により電動発電機２０が駆動され動力を発生する。この電動発電機２０の動力は、動力伝達機構１２を介してクランク軸１１に伝達されて、エンジン１０の動力伝達経路を伝達して、駆動輪３６に伝達される。これにより、電動発電機２０の動力がエンジン１０の動力と共に駆動輪３６に伝達され、車両１が走行する。なお、回生時には、逆の経路で、駆動輪３６の回生力、又はエンジン１０の回生力が電動発電機２０に伝達されて、電動発電機２０で発電が可能となる。
【００３１】
そして、上記の構成を制御する装置として、このハイブリッドシステム２は制御装置４０を備える。この制御装置４０は、エンジン１０の回転数や負荷等の運転状態や電動発電機２０の回転数等の運転状態や高電圧バッテリ２３、低電圧バッテリ２４の充電量（ＳＯＣ）の状態をモニターしながら、動力伝達機構１２や電動発電機２０、インバータ２２、ＤＣ−ＤＣコンバータ２５等を制御する。また、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や排気ガス浄化装置や補機などを制御している。
【００３２】
また、この制御装置４０は、電圧低下取得手段として高電圧バッテリ２３の温度ｔ１を検知する温度センサ４１と、回転開始取得手段としてクランク軸１１の回転を回転パルス信号に変換するクランク角センサ４２とを備える。このクランク角センサ４２は、クランク軸１１に直結されたパルサロータ４３の図示しない突起に対向させて取り付けられ、パルサロータ４３の突起毎に回転パルス信号を制御装置４０に送信する装置である。
【００３３】
次に、このハイブリッドシステム２のエンジン１０の始動方法について説明する。なお、エンジン１０の始動時には、クラッチ３１、あるいは変速機３２によりエンジン１０と電動発電機２０の動力の伝達を切断し、エンジン１０が始動してから接続するものとする。
【００３４】
図示しないイグニッションキーによりエンジン１０の始動信号が出力され、制御装置４０がその始動信号を受信すると、図２に示すように、エンジン１０をクランキングするモードを選択する。まず、温度センサ４１が高電圧バッテリ２３の温度ｔ１を検出するステップＳ１０を行う。
【００３５】
次いで、温度センサ４１で検出された温度ｔ１が出力され、制御装置４０がその温度ｔ１を受信すると、温度ｔ１が電圧低下温度ｔ１’以下か否かを判断するステップＳ２０を行う。このステップＳ２０で高電圧バッテリ２３の電圧が予め定めた基準電圧よりも低下したことを取得する。温度ｔ１が電圧低下温度ｔ１’よりも大きい場合には、高電圧バッテリ２３の電圧が基準電圧よりも低下していない状態であり、一方、温度ｔ１が電圧低下温度ｔ１’以下の場合には、高電圧バッテリ２３の電圧が基準電圧よりも低下した状態である。
【００３６】
この電圧低下温度ｔ１’は、高電圧バッテリ２３の電圧が予め定めた基準電圧よりも低下する温度の値に設定されている。高電圧バッテリ２３は、内部のイオンの移動が低温では動きにくくなる事を起因としてセルの内部抵抗が上昇し電圧ドロップが増加することで、低温度になると電圧が低下する。
【００３７】
従って、この電圧低下温度ｔ１’は、例えば、２５度の温度を基準電圧として、高電圧バッテリ２３の電圧がその基準電圧よりも低下する温度以下に設定される。高電圧バッテリ２３としてリチウムイオンバッテリを用いる場合には５度以下の温度に設定される。
【００３８】
次いで、ステップＳ２０で温度ｔ１が電圧低下温度ｔ１’以下の場合には、電動発電機２０とスタータモータ２１を併用してエンジン１０をクランキングする併用モードを選択するステップＳ３０を行ってクランキングモードの選択を終了する。
【００３９】
一方、ステップＳ２０で温度ｔ１が電圧低下温度ｔ１’よりも大きい場合には、電動発電機２０のみでエンジン１０をクランキングする通常モードを選択するステップＳ４０を行ってクランキングモードの選択を終了する。
【００４０】
上記のようにエンジン１０をクランキングするモードが選択されると、エンジン１０のクランキングを開始する。通常モードでは、まず、インバータ２２に電動発電機２０の始動信号を出力する。そして、高電圧バッテリ２３からインバータ２２を介して電動発電機２０に電流が供給され、電動発電機２０の駆動を行いエンジン１０をクランキングする。次いで、噴射された燃料の燃焼によりエンジン１０を始動すると、クラッチ３１により動力伝達システム３０の動力伝達を接続して走行を開始して、このエンジン１０の始動方法が完了する。
【００４１】
一方、併用モードでは、図３に示すように、まず、低電圧バッテリ２４からスタータモータ２１に電流が供給され、スタータモータ２１の駆動軸に直結されたピニオン１８が摺動して、リングギア１７に噛み込む。これにより、クランク軸１１にスタータモータ２１を連結するステップＳ１１０を行う。次いで、低電圧バッテリ２４からスタータモータ２１に大電流が供給され、スタータモータ２１を駆動するステップＳ１２０を行う。このとき、ピニオン１８とリングギア１７を介してスタータモータ２１から動力がクランク軸１１に伝達され、クランク軸１１を回転する。
【００４２】
次いで、クランク角センサ４２がクランク軸１１の回転に伴って回転するパルサロータ４３の突起を検出し、クランク角センサ４２が回転パルス信号を出力するステップＳ１３０を行う。このとき、クランク角センサ４２が出力する回転パルス信号は、このエンジン１０の始動でスタータモータ２１のクランキングによって出力される回転パルス信号である。この回転パルス信号は、例えば、パルサロータ４３の突起が６度の角度毎に配置されている場合には、この回転パルス信号はクランク軸１１が多くとも６度以内の角度で変位したときに出力される。
【００４３】
次いで、制御装置４０が、その回転パルス信号を受信するステップＳ１４０を行う。このとき、その回転パルス信号がスタータモータ２１のクランキングによって出力される、つまりピニオン１８がリングギア１７に噛み込み、ピニオン１８によってリングギア１７が回転したときに出力される回転パルス信号か否かを判定するとよい。例えば、最初に受信する回転パルス信号は、ピニオン１８がリングギア１７に噛み込む際に動いたことで出力される場合がある。従って、スタータモータ２１のクランキングによって出力される回転パルス信号であるか否かは、連続して回転パルス信号を受信した場合や、１波目を除外して２波目の回転パルス信号が出力された場合などとすることが好ましい。
【００４４】
次いで、制御装置４０がクランク角センサ４２の出力した回転パルス信号を受信したことを合図として、インバータ２２に電動発電機２０の始動信号を出力する。そして、高電圧バッテリ２３からインバータ２２を介して電動発電機２０に電流が供給され、電動発電機２０を駆動するステップＳ１５０を行う。次いで、スタータモータ２１と電動発電機２０の両方によりエンジン１０をクランキングする。次いで、噴射された燃料の燃焼によりエンジン１０を始動すると、クラッチ３１により動力伝達システム３０の動力伝達を接続して走行を開始して、このエンジン１０の始動方法が完了する。
【００４５】
なお、スタータモータ２１と電動発電機２０の両方によってエンジン１０をクランキングする場合に、例えば、高電圧バッテリ２３の温度ｔ１が−１０度以下の場合には、電動発電機２０による始動トルク介入の度合いを大きく、つまり電動発電機２０の出力を最大とすることが好ましい。一方、高電圧バッテリ２３の温度ｔ１が−１０度より高く、５度以下の場合には、電動発電機２０による始動トルク介入の度合いを小さく、つまり電動発電機２０の出力を−１０度から５度に向けて除々に小さくすることが好ましい。温度ｔ１が−１０度より高く、５度以下の場合には、スタータモータ２１の始動トルクが十分に大きいため、このときの電動発電機２０は高電圧バッテリ２３を活性化する程度に駆動できればよい。
【００４６】
この実施形態のハイブリッドシステム２、及び車両１、並びにハイブリッドシステムのエンジンの始動方法によれば、高電圧バッテリ２３の電圧が基準電圧よりも低下している場合に、スタータモータ２１と電動発電機２０の両方を駆動することによってエンジン１０をクランキングする。これにより、エンジン１０の始動時間を短縮しながら、電動発電機２０に接続された高電圧バッテリ２３を放電させてバッテリセルの温度を上昇することができる。従って、高電圧バッテリ２３を早期に活性化することができるので、エンジン１０の始動直後から高電圧バッテリ２３の充放電効率を向上することができる。
【００４７】
また、スタータモータ２１の駆動によってクランク軸１１の回転が開始されたことを合図として、つまりスタータモータ２１とクランク軸１１との連結が確実に完了した後で電動発電機２０を駆動するので、スタータモータ２１とクランク軸１１との連結が不十分な状態で生じる異音や破損を回避することができる。
【００４８】
加えて、このハイブリッドシステム２、及び車両１、並びにハイブリッドシステムのエンジンの始動方法は、−１０度以下の極低温環境におけるエンジン１０の始動にも有利である。極低温時は、高電圧バッテリ２３の電圧が低下することに加えて、スタータモータ２１に接続された低電圧バッテリ２４の放電容量が低下し、エンジン１０をクランキングするための出力が小さくなることに加えて、エンジンオイルなどの粘度が高くなることを起因としてエンジンフリクションも増加している。これに関して、上記のようにスタータモータ２１と電動発電機２０の両方によってエンジン１０をクランキングすることで、始動時間を短縮することができ、更に高電圧バッテリ２３の早期活性化も図ることができる。
【００４９】
なお、上記の実施形態は一例であり、ディーゼルエンジンに限定されない。例えば、ガソリンエンジンに適用することができ、その気筒数や配列は限定されない。また、エンジンと走行用モータを複合して駆動力を発生させるパラレル方式のハイブリッド車両を例に説明したが、本発明は、シリーズ方式のハイブリッド車両にも適用することができる。
【００５０】
また、上記の実施形態では、電動発電機２０をクランク軸１１に連結する無端状のベルトやチェーンを有する動力伝達機構１２を例に説明したが、例えば、個々のプーリーの幅を変えることにより、プーリーと動力伝達部材の接する位置を変えるようにして、動力伝達部材の接する位置の直径が内側になれば小さくなり、逆に外側なれば大きくなるように構成された無段変速動力伝達機構を用いてもよい。この場合には、エンジン１０のクランク軸１１の回転数の変動に依存することなく、電動発電機２０の回転軸の回転数を電動発電機２０の発電又は駆動に適した回転数に制御することができる。
【００５１】
また、上記の実施形態に加えて、クランク軸１１と電動発電機２０との間にクラッチを設けてもよい。エンジン１０のクランク軸１１の動力で電動発電機２０を発電する場合や電動発電機２０の駆動力でエンジン１０の駆動力をアシストする場合には、そのクラッチを接状態にして、クランク軸１１と電動発電機２０の間での動力の伝達を行う。一方、電
動発電機２０での発電が不要な場合には、そのクラッチを断状態にして、エンジン１０と電動発電機２０間の動力伝達を切る。これにより、エンジン１０のクランク軸１１に電動発電機２０側のフリクションが加わることを回避することができるので、燃費を向上することができる。
【００５２】
また、上記の実施形態では、回転開始取得手段としてクランク角センサ４２により、スタータモータ２１によってクランク軸１１の回転が開始されたことを取得する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、回転開始取得手段がスタータモータ２１の駆動時間を計測するように構成され、図３のステップＳ１３０、Ｓ１４０、Ｓ１５０に代えて、図４に示すように、スタータモータ２１の駆動時間ｔ２をカウントするステップＳ１６０と、駆動時間ｔ２が予め定めた時間ｔ２’経過後に電動発電機２０を駆動するステップＳ１７０とを行うように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  ハイブリッド車両
２  ハイブリッドシステム
１０  エンジン
１１  クランク軸
１２  動力伝達機構
１６  連結機構
２０  電動発電機
２１  スタータモータ
２３  高電圧バッテリ
２４  低電圧バッテリ
２６  電動補機
３０  動力伝達システム（動力伝達経路）
３１  クラッチ（動力断接装置）
４０  制御装置
４１  温度センサ
４２  クランク角センサ
４３  パルサロータ
【図１】
2015209100.tif 000003
【図２】
2015209100.tif 000004
【図３】
2015209100.tif 000005
【図４】
2015209100.tif 000006