(57)【要約】【課題】自動車のエンジンを始動するための改善された装置及び方法を提供する。【解決手段】電子制御装置１０により制御される低圧始動装置１３及び高圧始動装置１４を備える、マイルドハイブリッド自動車５のエンジン１１の始動装置が開示されている。電子制御装置１０は、可能であれば常に、高圧電池１８を一部放電するために、高圧始動装置１４をモータとして使用してエンジン１１をクランキングし、エンジンの自動停止及び始動の使用を促進する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のエンジン始動装置であって、
高圧ベルト式統合型スタータジェネレータと、
低圧スタータモータと、
少なくとも前記高圧ベルト式統合型スタータジェネレータ及び前記低圧スタータモータの動作を制御する電子制御装置とを備え、
前記電子制御装置は、エンジンの温度がエンジンの通常運転温度を下回って設定された所定の下限温度を下回っている場合には、エンジンをクランキングするために前記低圧スタータモータを使用し、それ以外の場合であって且つ前記高圧ベルト式統合型スタータジェネレータがエンジンをクランキングできる場合には、エンジンをクランキングするために前記高圧ベルト式統合型スタータジェネレータを使用する自動車のエンジン始動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記高圧ベルト式統合型スタータジェネレータは、所定の回転速度を上回る速度で前記エンジンをクランキングすることができる場合に、前記エンジンをクランキングできるとされる装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、
前記高圧ベルト式統合型スタータジェネレータは、所定の加速度を上回って前記エンジンを加速することができる場合に、前記エンジンをクランキングできるとされる装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置において、
前記下限温度は、摂氏マイナス３０度から摂氏プラス５度の範囲内の温度である装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置において、
前記高圧ベルト式統合型スタータジェネレータは、前記高圧ベルト式統合型スタータジェネレータに動力供給するために使用される電池の、クランキング開始前のＳＯＣが所定のレベルを下回っている場合に、前記エンジンをクランキングできないとされる装置。
【請求項６】
エンジンと、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジン始動装置とを備えるマイルドハイブリッド自動車。
【請求項７】
請求項６に記載の自動車において、
前記エンジンは、エンジンの温度が所定の下限温度を上回っている場合に、自動停止及び始動が許可される自動車。
【請求項８】
高圧ベルト式統合型スタータジェネレータ及び低圧スタータモータの一方を用いて自動車のエンジンを始動する方法であって、
エンジンの温度がエンジンの通常運転温度を下回るように設定された所定の下限温度を下回っている場合には、エンジンをクランキングするために前記低圧スタータモータを使用する工程と、
それ以外の場合であって且つ前記高圧ベルト式統合型スタータジェネレータがエンジンをクランキングできる場合には、エンジンをクランキングするために前記高圧ベルト式統合型スタータジェネレータを使用する工程とを含む方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、
前記高圧ベルト式統合型スタータジェネレータは、所定の回転速度を上回る速度で前記エンジンをクランキングできる場合に、前記エンジンをクランキングできるとされる方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法において、
前記高圧ベルト式統合型スタータジェネレータは、所定の加速度を上回って前記エンジンを加速することができる場合に、前記エンジンをクランキングできるとされる方法。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか１項に記載の方法において、
前記下限温度は、摂氏マイナス３０度から摂氏プラス５度の範囲内の温度である方法。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の方法において、
前記高圧ベルト式統合型スタータジェネレータは、前記高圧ベルト式統合型スタータジェネレータに動力供給するために使用される電池の、クランキング開始前のＳＯＣが所定のレベルを下回っている場合に、前記エンジンをクランキングできないとされる方法。
【請求項１３】
実質的に添付の図を参照して明細書に記載のような自動車のエンジンの始動方法。
【請求項１４】
実質的に添付の図を参照して明細書に記載のようなマイルドハイブリッド自動車。
【請求項１５】
実質的に添付の図を参照して明細書に記載のような高圧ベルト式統合型スタータジェネレータ及び低圧スタータモータの１つを用いる自動車のエンジンの始動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに関し、特に、このようなエンジンの始動装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえエンジンが非常に低い温度（例えば、３０℃）であっても、低圧（１２ボルト）スタータモータを使用してエンジンを始動することは周知である。高圧（例えば、４８ボルト）ベルト式統合型スタータジェネレータ（ＢＩＳＧ）をエンジンに設けることがさらに知られている。なお、このＢＩＳＧは、駆動ベルトによりエンジンのクランクシャフトと駆動可能に連結され、エンジンによって駆動されて電力を生成することができるか、又はエンジンを駆動して動力出力をアシストするか若しくはエンジンを始動することができる。
【０００３】
通常、ＢＩＳＧは、エンジンの温度がエンジンの通常温度運転領域の下限に対応する相対的に高い温度（例えば６０℃）を上回る時のみ使用される。なぜなら、通常、従来のＢＩＳＧのトルクは、比較的低い温度でエンジンを始動するには不十分だからである。
【０００４】
さらに、任意の排ガス後処理装置の点火（又は活性化）がまず必要であるがために、車両の燃料節約性能が制限又は限定されることが知られている。したがって、エンジンが冷たい場合は特に、排ガスの温度を上げるためにエンジンの始動後にエンジンに負荷をかけることが望ましく、これにより、取り付けられた任意の排ガス後処理装置を点火するのに必要な時間が短縮される。
【０００５】
ＢＩＳＧは、このような加熱負荷をかけるために有用に使用され得る。しかし、対応する高圧電池の現在の充電状態（ＳＯＣ）がＢＩＳＧの発電機としての運転を許可しないために、ＢＩＳＧを加熱負荷をかけるために使用できない場合がよくある。
【０００６】
したがって、エンジンを始動するためにＢＩＳＧをより広い温度範囲に亘って使用することの利点は、エンジンを始動するためのＢＩＳＧの使用の放電効果を高圧電池の充電状態を低下させるために有利に使用でき、それにより、エンジンの始動後、ＢＩＳＧを引き続き発電機として動作させてエンジンに負荷をかけ、排ガス後処理装置の点火の速度を上げることができる、ということである。
【０００７】
マイルドハイブリッド車でエンジンを始動するためにＢＩＳＧを比較的広い温度範囲に亘って使用することのさらなる利点は、エンジン温度がエンジンの通常温度運転範囲（例えば、６０℃〜１２０℃）の下限となるまで停止始動動作は制限される必要はないが、ＢＩＳＧ始動が可能な場合は常にこの停止始動動作を行うことができ、これにより、停止始動動作の機会が増えるということである。
【０００８】
したがって、エンジンを始動するために可能な場合は常にＢＩＳＧを使用することが望ましい。
【０００９】
特許文献１に、温度限界を使用してエンジンの始動にＢＩＳＧを使用するかどうかを決定する方法及びシステムが開示されている。この温度限界は、主に、スタータモータの使用に比べてＢＩＳＧをエンジンの始動に用いる事により自動車のＮＶＨ性能が不都合な影響を受けるかどうかについて設定されている。しかしながら、この温度限界は、相対的に高く設定されている。なぜなら、外気が低温の状態で渋滞に並ぶ場合、この限界を超え得るからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】英国特許出願公開第２，４８６，７０８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような方法及びシステムにより、エンジンを始動するためにＢＩＳＧの使用の機会は増えたが、本発明に従って構成された方法及びシステムの使用により更なる利点を得ることができる。
【００１２】
本発明の目的は、自動車のエンジンを始動するための改善された装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１観点によると、自動車のエンジン始動装置が提供される。前記装置は、高圧ベルト式統合型スタータジェネレータと、低圧スタータモータと、少なくとも前記高圧ベルト式統合型スタータジェネレータ及び前記低圧スタータモータの動作を制御する電子制御装置とを備え、前記電子制御装置は、エンジンの温度がエンジンの通常運転温度を大幅に下回って設定された所定の下限温度を下回っている場合には、エンジンをクランキングするために低圧スタータモータを使用し、それ以外の場合であって且つ高圧ベルト式統合型スタータジェネレータがエンジンを有効にクランキングできる場合には、エンジンをクランキングするために高圧ベルト式統合型スタータジェネレータを使用するように動作する。
【００１４】
この高圧ベルト式統合型スタータジェネレータは、所定の回転速度を上回る速度でエンジンをクランキングすることができる場合に、エンジンを有効にクランキング可能であってもよい。
【００１５】
この高圧ベルト式統合型スタータジェネレータは、所定の加速度を上回ってエンジンを加速することができる場合に、エンジンを有効にクランキング可能であってもよい。
【００１６】
この下限温度は、摂氏マイナス３０度から摂氏プラス５度の範囲内の温度であってもよい。
【００１７】
また、この下限温度は、摂氏マイナス２０度から摂氏プラス５度の範囲内の温度であってもよい。さらに、この下限温度は、摂氏０〜３度の範囲内の温度であってもよい。
【００１８】
この高圧ベルト式統合型スタータジェネレータは、高圧ベルト式統合型スタータジェネレータに動力供給するために使用される電池の、クランキング開始前の充電状態が所定のレベルを下回っている場合には、エンジンを有効にクランキングできない。
【００１９】
本発明の第２観点によると、エンジンと、本発明の第１観点に従って構成されたエンジン始動装置とを備えるマイルドハイブリッド自動車が提供される。
【００２０】
エンジンの温度が前記所定の下限温度を上回っている場合には、エンジンは、自動停止及び始動が許可されてもよい。
【００２１】
本発明の第３観点によると、高圧ベルト式統合型スタータジェネレータ及び低圧スタータモータの一方を用いて自動車のエンジンを始動する方法であって、エンジンの温度がエンジンの通常運転温度を大幅に下回るように設定された所定の下限温度を下回っている場合には、エンジンをクランキングするために低圧スタータモータを使用する工程と、それ以外の場合であって高圧ベルト式統合型スタータジェネレータがエンジンを有効にクランキングできる場合には、エンジンをクランキングするために高圧ベルト式統合型スタータジェネレータを使用する工程とを含む方法が提供される。
【００２２】
この高圧ベルト式統合型スタータジェネレータは、所定の回転速度を上回る速度でエンジンをクランキングすることができる場合に、エンジンを有効にクランキング可能であってもよい。
【００２３】
あるいは、この高圧ベルト式統合型スタータジェネレータは、所定の加速度を上回ってエンジンを加速することができる場合に、エンジンを有効にクランキング可能であってもよい。
【００２４】
この下限温度は、摂氏マイナス３０度から摂氏プラス５度の範囲内の温度であってもよい。
【００２５】
この高圧ベルト式統合型スタータジェネレータは、高圧ベルト式統合型スタータジェネレータに動力供給するために使用される電池の、クランキング開始前の充電状態が所定のレベルを下回っている場合には、エンジンを有効にクランキングできない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１観点に係るエンジンの始動装置を備えるエンジンシステムのブロック図である。
【図２】本発明の第２観点に係るエンジンの始動方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、本発明を添付の図を参照して例示的に説明する。
【００２８】
図１を参照すると、ギアボックス１２に駆動連結されたエンジン１１とエンジン１１を始動するための装置とを有するエンジンシステムを備えるマイルドハイブリッド自動車５が示されている。１つ又は複数の排ガス後処理装置６は、エンジン１１からの排ガスを受け取るように配置されている。
【００２９】
エンジン１１を始動するための装置は、制御ユニット１０の形態の電子制御装置と、スタータモータ１３、低圧電池１７及び低圧電池管理システム１５を有する低圧スタータシステムと、高圧ベルト式統合型スタータジェネレータ１４、高圧電池１８及び高圧電池管理システム１６を有する高圧スタータシステムとを備えている。
【００３０】
エンジン１１を始動するための装置は、低圧電池１７を再充電するために高圧電池１８を低圧電池１７に選択的に接続するためのＤＣ−ＤＣ変圧器１９と、電子制御器１０へ情報を提供するための複数の入力部２０とをさらに備えている。
【００３１】
「マイルドハイブリッド自動車」は、自動車のエンジンと駆動可能に接続された電気モータ／ジェネレータ（スタータ−ジェネレータ）を有することにより
ａ／  高圧電池に貯蔵された電気を使用して機械トルクを生成することで自動車のエンジンをアシスト（トルクアシスト）し、
ｂ／燃料を損失することなく自動車からのエネルギーを取得し、
ｃ／取得したエネルギーを電気として高圧電池に貯蔵し、
ｄ／自動車の燃焼機関を始動し、
ｅ／自動車のユーザに電気エネルギーを提供する
自動車である。
【００３２】
このような自動車は、「マイクロハイブリッド自動車」とも呼ばれることがある。
【００３３】
電気モータは、マイルドハイブリッド自動車において単独で該自動車を駆動するために使用されるのではなく、エンジンの瞬間的な燃料消費を低減するために、エンジンの始動又は自動車駆動時のエンジンのアシストのためだけに使用される。
【００３４】
したがって、ＢＩＳＧ１４は、２つのモードで動作し得る。第１モードでは、ＢＩＳＧ１４は、エンジン１１によって駆動されることにより高圧電池１８（ＨＶ電池）に格納される電力を生成し、第２モードでは、ＢＩＳＧ１４は、エンジン１１により生成されるトルクを補助するトルク、又はエンジン１１を始動するときに使用するためのトルクを生成する。
【００３５】
電子制御装置は、エンジン１１の全体的動作だけではなく低圧及び高圧のスタータシステムも制御するように動作可能な単独の制御ユニット１０としてここでは説明されている。しかしながら、電子制御装置は、組み合わせにより同じ機能性を提供する複数の相互接続された電子制御装置を備え得ることが分かる。
【００３６】
図１に示す例では、電子制御装置１０への複数の入力は、エンジン１１の温度を推定することができる少なくとも１つの入力を含み、この場合、前記複数の入力は、周囲温度、吸気温度、冷媒温度、シリンダヘッド温度、及びシリンダブロック温度を示す複数のセンサ入力と、エンジン速度及び／又はＢＩＳＧ速度を示す少なくとも１つの入力とを含んでいる。
【００３７】
高圧スタータシステムの高圧電池１８は、低圧電池１７をＢＩＳＧ１４によって必要に応じて充電できるように、低圧スタータシステムの電池１７とＤＣ−ＤＣ変換器１９を介して駆動可能に接続されている。
【００３８】
電子制御装置１０は、ＤＣ−ＤＣ変換器１９、高圧電池管理システム１６、低圧電池管理システム１５、スタータモータ１３、ＢＩＳＧ１４等、エンジン１１に関連付けられた複数のセンサと、それらを運転可能なように接続されている。
【００３９】
電子制御装置１０は、自動車５用のエンジン停止始動制御装置と入力部２０とをさらに備え、入力部２０は、燃料を節約するためにエンジン１１をいつ自動的に停止させるかを判断する際に使用する入力部も有している。このような停止は、本実施形態では「Ｅストップ」と称される。なぜなら、その機能は、エンジン１１の経済性（economy）を高めることだからである。当分野において知られているように、様々なトリガを使用して、運転者の様々な動作による操作に基づきＥストップを起動することができ、運転者の動作に基づく更なるトリガを使用して、Ｅストップ後の自動再始動を起動することができる。任意の適切な組み合わせの停止及び始動トリガを、本発明に従って使用することができる。自動エンジン停止、すなわちＥストップは、運転者の動作に基づく１以上の条件に応じて、エンジン１１が一時的に停止されて燃料を節約し、電子制御装置１０による放電を低減するものである。
【００４０】
この実施形態では、「低圧」は約１２ボルトの電圧であり、「高圧」は約４８ボルトの電圧である。しかしながら、本発明はこれらの電圧に制限されないが、これらの電圧を使用する装置は簡単に利用できるという点において有利だということが分かる。
【００４１】
エンジン１１を始動するための装置の動作は以下の通りである。
【００４２】
制御装置１０は、エンジン１１を始動させること示す入力を受信すると、始動のためにスタータモータ１３を使用するかＢＩＳＧ１４を使用するかを判断する必要がある。エンジンを始動させることを示す入力は、スタートボタンやイグニッションキーなどの始動入力装置の運転者による作動の結果生じる手動のものであってもよく、又は「Ｅ」ストップの終了時に自動的に生成され得るものであってもよい。
【００４３】
電子制御装置１０のデフォルト状態では、エンジン１１を始動するためにＢＩＳＧ１４を使用することになっている。なぜなら、これにより始動性を向上させることができ、エンジン１１を始動するために必要な高い電流の引き込みにより高圧電池１８の充電状態（ＳＯＣ）をほぼ瞬間的に低下させる効果もあるからである。高圧電池１８のＳＯＣを低下させることは、エンジン１１が適した温度に達していない場合に特に有利である。なぜなら、その場合は、排気エミッションを低減しエンジン制御方法をＣＯ２の低減により集中させることができるように、任意の排ガス後処理装置を出来る限り迅速に点火することが望ましいからである。
【００４４】
エンジン１１を始動するためにＢＩＳＧ１４を使用することにより、エンジン１１の始動直後にＢＩＳＧ１４を第１モードすなわち充電モードに切り替えて高圧電池１８を確実に再充電することができ、これにより、エンジン１１に追加の負荷をかけ、それによって、エンジン１１から排出される排ガスの温度を上げる（排ガス加熱）ことで任意の排ガス後処理装置の点火の速度が上昇する。
【００４５】
ＢＩＳＧ１４の代わりにスタータモータ１３を使用してエンジン１１を始動する複数の状況がある。
【００４６】
これらのうち第１の状況は、エンジン１１がエンジンの通常運転温度を大幅に下回る非常に低い温度（例えば０℃に近い温度であるがこれに限らない）であると検知された場合である。低温では、特に、エンジン１１の内部に氷結晶が生じると、エンジン１１の始動に必要なトルクが劇的に上昇する。したがって、エンジン温度が最低温度（Ｔｍｉｎ）を下回る場合、スタータモータ１３を使用してエンジン１１を始動する。スタータモータ１３は、エンジンに噛合して大きな出力トルクを生成するが、スタータモータ１３は比較的低速でしかエンジンを回転させることができない。スタータモータにより生成される最大クランク速度は、一般的に、約４００ＲＰＭである。
【００４７】
最低温度Ｔｍｉｎは、各エンジン／ＢＩＳＧ組合せについて実験的に得られてもよいが、いずれの場合も、その温度を下回るとＢＩＳＧ１４から利用可能なトルクがクリーン即ち良質な始動を行うために十分でないであろう温度である。ＢＩＳＧ１４のトルク出力容量の上昇とその全体的な動作効率との間には妥協点があること、及び、低温では、駆動ベルトの効率および耐久性などの他の要因を考慮しなければならないことが理解されるだろう。しかしながら、発明者らは、ＢＩＳＧがエンジンにトルクアシストを提供するためにも使用されるマイルドハイブリッド自動車では、ＢＩＳＧのトルク容量は、通常は、従来の自動車よりも高いということに気付いた。したがって、ＢＩＳＧは、これまで可能だと考えられていた温度よりも低い温度でエンジンをクランキングすることができる。さらに、比較的低い圧縮率で運転している場合が多い低容量ターボチャージ付ガソリンエンジンの使用の増加に伴って、このようなエンジンを始動するためにＢＩＳＧを使用する機会は大幅に増える。
【００４８】
エンジンの始動が可能な下限の温度は、エンジンのサイズ及び種類と、ＢＩＳＧのトルク容量とによって決まる。例えば、小さなガソリンエンジンでは、マイナス３０℃（Ｔｍｉｎ＝−３０℃）まではＢＩＳＧを使用してクリーンなエンジン始動を行うことができるかもしれないが、大きなディーゼルエンジン又は大きなガソリンエンジンでは、プラス５℃（Ｔｍｉｎ＝＋５℃）を下回るとＢＩＳＧを使用してエンジンをクリーンに始動することができないかもしれない。したがって、Ｔｍｉｎは、一般的には、摂氏マイナス３０度から摂氏プラス５度の範囲内である。
【００４９】
ＢＩＳＧ１４の代わりにスタータモータ１３を使用する第２の状況は、ＢＩＳＧ１４により生成されるエンジン１１のクランク速度又は加速度が許容できないほど低い場合である。
【００５０】
その最も簡単な形態では、エンジン速度は、現在のクランク速度Ｎｃを所定の制限速度Ｎｃｍｉｎと比較することによってチェックすることができ、現在計測したクランク速度ＮｃがＮｃｍｉｎについて設定された値を下回っていれば、スタータモータ１３を復帰させ、エンジン１１を始動する。例えば、予測されるエンジン速度でクランキングが開始されてから所定の期間が過ぎた後にエンジン１１の速度をチェックすることにより、ＢＩＳＧ１４でエンジン１１を有効にクランキングできるのかどうかを判断することができる。Ｎｃｍｉｎの値は、温度及び／又はクランキング開始後の時間に基づく変数であってもよく、この場合、時間／温度とエンジン速度とを参照するルックアップチャート又はテーブルを使用して、エンジン１１を始動するためのＢＩＳＧ１４の予測される能力をチェックしてもよい。
【００５１】
上記テストがエンジンの加速度に基づいている場合、同様の方法を使用してもよい。ＢＩＳＧが正常に機能しており、良質な始動を行うことが予測されるならば、その場合のエンジン速度を使用してエンジンの加速度の値が求められ、該値は、所定又は予測される加速の割合と比較される。先述の通り、予測される加速の割合は、エンジン温度に応じて変化してもよく、温度及びエンジン加速度を参照するルックアップチャート又はテーブルを使用して、エンジン１１の始動のためのＢＩＳＧ１４の予測される能力をチェックしてもよい。
【００５２】
クランク速度又はエンジン加速度が許容できないほど低い理由については様々なものがある。例えば、これらには限定されないが、エンジン１１をクランキングすることに対する抵抗が予測されるよりも高い、高圧バッテリ１８のＳＯＣが低い、ＢＩＳＧ１４にエラーがある、駆動ベルトのスリップによりトルク伝達容量が不十分である、又は高圧バッテリのＳＯＣが下限以下であるため高圧電池管理システム１６が高圧電池からの電流の引き出しを阻止している等である。
【００５３】
したがって、ＢＩＳＧ１４を用いるクランキングが利用できないか、又は有効でないと判断される場合は、たとえ温度が下限温度を上回っていても、電子制御装置１０は、エンジン１１を始動するためにスタータモータ１３を使用する。
【００５４】
有効な始動のためのテストを使用すれば、温度限界について設定した値を、他の場合よりも低く設定できることもあるということが分かるであろう。なぜなら、有効なクイランキングのテストは、温度テストについての安全策として効果的に作用するからである。
【００５５】
ＢＩＳＧ１４の代わりにスタータモータ１３を使用する第３の状況は、ＢＩＳＧ１４に動力供給するために使用される電池の充電状態がクランキング開始前に所定のレベルを下回っている場合である。エンジン始動中にＢＩＳＧ１４に十分に動力供給もできるように高圧電池１８が一定のレベルに充電されている必要があるということが理解されるだろう。さらに、この所定のレベルの充電は、エンジン１１を始動するために必要な予測トルクに応じて変化する。したがって、高圧電池１８の充電状態が現在の温度についての所定のレベルを下回る場合、ＢＩＳＧ１４はエンジン１１を有効にクランキングできなくなるおそれがあり、それゆえ、スタータモータ１３を使用してエンジン１１が始動される。しかしながら、大抵の電池構造では、それよりも放電されると電池が損傷するか電池性能が低下する、ＳＯＣの下限が存在することが理解されるだろう。
【００５６】
これに限定されるわけではないが、例えば、ＳＯＣの下限値がＨＶ電池の全容量の１０％であり、エンジンを始動するために必要なＨＶ電池１８における予測される放電が全容量の４０％であるならば、ＨＶ電池１８の充電状態が５０％未満であれば、ＳＯＣの下限値を下回らないように、スタータモータ１３の使用が要求されるであろう。
【００５７】
高圧電池管理システム１６及び低圧電池管理システム１５の機能は、それぞれ接続された電池１８及び電池１７の充電状態を監視及び制御し、電池１８及び電池１７の過放電又は過充電を防止することであるということが理解されよう。
【００５８】
図２を参照すると、本発明に係るエンジン１１の始動方法１００の高レベルフローチャートが示されており、このフローチャートは、電子制御装置１０の一部としてソフトウエア又はファームウエアとして実施され得る。
【００５９】
この方法は、エンジン１１が作動していない状態でキーオンした状態のボックス１１０から始まり、その後、ボックス１１５へ進み、エンジン１１のユーザの手動の始動操作に起因するエンジン始動要求か、又はＥストップの終了時の自動始動要求に起因するエンジン始動要求が受け取られたかどうかをチェックする。
【００６０】
始動要求が受け取られていなかったら、この方法は、キーオフされるまで、又は、エンジン始動要求が受け取られるまでボックス１１５を繰り返す。
【００６１】
キーオフされたら、この方法は、エンジン１１が未だ作動していない状態で終了し、エンジン始動要求が受け取られたら、この方法は、ボックス１１８へ進む。
【００６２】
ボックス１１８において、ＢＩＳＧ１４を用いてエンジンを有効に始動するのに十分に高圧電池１８が充電されているか、又は、このような使用によりＳＯＣの下限値を下回るかどうかがチェックされる。十分に充電されていないか、又は、ＳＯＣの下限値を下回りそうであれば、この方法はボックス１６０へ進み、スタータモータ１３を用いてエンジン１１を始動する。高圧電池１８に十分に充電されており且つＳＯＣの下限値を下まわらないであろう場合には、この方法はボックス１２０へ続く。
【００６３】
ボックス１２０において、現在のエンジン温度（Ｔ）が下限温度（Ｔｍｉｎ）を上回っているかどうかがチェックされる。先述の通り、この下限温度は、摂氏零度から数度の範囲のプラスの温度であるか、又は摂氏約マイナス２０℃までのマイナスの温度である。このテストに使用される温度は、エンジンシステム及びセンサの具体的な配置に応じて、シリンダブロック又はシリンダヘッドなどのエンジン１１の部分の温度であるか、又はエンジンの冷媒の温度である。一例では、下限温度は０℃に設定され、測定温度はシリンダブロック温度を測定したものであった。
【００６４】
先述の通り、通常、下限温度（Ｔｍｉｎ）は、様々な要因に応じて摂氏−３０度から摂氏＋５度の範囲内にある。
【００６５】
現在の温度が、下限温度Ｔｍｉｎを上回っていれば、この方法はボックス１３０へ進み、それ以外の場合はボックス１６０へ進む。
【００６６】
ボックス１３０において、エンジン１１はＢＩＳＧ１４を用いてクランキングされ、結果として得られるクランク速度（Ｎｃ）は回転速度センサを用いて測定される。その後、ボックス１４０において、ＢＩＳＧ１４が正しく動作していれば良質なエンジン始動を行うであろう速度を表すように選択された制限速度Ｎｃｌｉｍをクランク速度が上回っているかどうかがチェックされる。この速度は、必ずしも、ＢＩＳＧ１４によりクランキングされた際にエンジン１１が到達すると予測される最終速度ではなく、クランキングの開始後所定の時間の経過後にエンジンが到達すると予測される速度であってもよい。このテストは、ＢＩＳＧ１４が正しく動作しており、高品質なエンジン始動を行えるということを確認するために使用される。先述の通り、このテストの代わりに、エンジン加速テストを行ってもよい。その場合は、このテストは、ボックス１４０において、
「測定されたエンジン加速度は、要求されるエンジン加速度よりも高い？」によって置換されるであろう。
【００６７】
使用される論理は、エンジン速度又はエンジン加速度が規定値よりも低いかどうかをテストでチェックできるように、逆転され得るということが理解できるであろう。この場合、「はい」及び「いいえ」の値が逆転される必要があるだろう。
【００６８】
しかしながら、図示したように、ＮｃがＮｃｌｉｍよりも大きければ、この方法は、ボックス１５０へ進み、それ以外の場合はボックス１６０へ進む。
【００６９】
ボックス１５０において、エンジン１１が始動したかどうかがチェックされる。このチェックは、エンジンの回転速度を測定することによって、又は、例えば燃料の使用量の測定若しくは排ガス成分の監視などの任意のその他の手段によって行うことができる。
【００７０】
ボックス１５０においてチェックされたときにエンジン１１が始動していたら、エンジン始動方法は、エンジンが作動した状態でボックス１９０へ進み、それ以外の場合はボックス１５０からボックス１３０へ戻り、ＢＩＳＧ１４を用いてエンジン１１のクランキングを続け、エンジン１１が始動されるまでボックス１３０からボックス１５０を繰り返す。
【００７１】
高圧電池１８の現在のＳＯＣが所定のＳＯＣ下限値を上回っていることをチェックするために、ボックス１５０からボックス１３０へ戻るときに更なる工程が含まれていてもよい。上回っていなければ、ＢＩＳＧ１４を用いるエンジン１１の始動は中止する必要がある。
【００７２】
次に、ボックス１２０及びボックス１４０を参照すると、これらのテストが不合格の場合は、この方法は、どちらの場合も、ボックス１６０へ進み、エンジン１１がスタータモータ１３を用いてクランキングされ、その後、ボックス１７０へ進み、エンジン１１が始動したかどうかをチェックする。エンジンが未だ始動していなければ、この方法は、エンジンが始動するまでボックス１６０及びボックス１７０を繰り返し、エンジンが始動したら、ボックス１９０へ進み、エンジン１１が作動した状態でエンジン始動方法を終了する。
【００７３】
方法１００は、キーオフされたら、どの工程でも終了されるということが理解されるだろう。クランキングの開始後、エンジンが所定の期間内に始動しなかったら、スタータモータ１３又はＢＩＳＧ１４を損傷しないようにエンジンのクランキングを停止するための更なる工程（図示せず）が、これらのどちらの始動装置が使用されているかに応じて含まれていてもよいということも理解されるだろう。
【００７４】
エンジン１１の温度が下限温度（Ｔｍｉｎ）を上回っている場合には、エンジン１１の自動停止及び始動を許可することができる。すなわち、Ｅ−ストップは、エンジン１１の温度がＴｍｉｎを上回っていることを条件に許可される。これにより、運転の停止始動動作の機会が大幅に増える。なぜなら、従来、Ｅ−ストップは、エンジンがその通常運転範囲の下限（すなわち、６０℃）を上回って運転している場合のみ許可されているからである。したがって、本発明に従って構成された方法及び装置を使用することにより、Ｅ−ストップの利用可能性が増えることで、燃料消費及び排気エミッションを大幅に低減する余地がある。
【００７５】
要するに、ベルト式統合型スタータジェネレータは、エンジンを始動するために使用されることが好ましい。なぜなら、それに対応する高圧電池が放電される結果となり、エンジン始動後に高圧電池の再充電を迅速に行うことができるからである。これにより、排ガスの加熱が補助されると共に、任意の排ガス後処理装置がそれぞれの点火温度に達するのに必要な時間が短縮される。スタータモータは、ＢＩＳＧが有効な始動を行えない場合か、又はＢＩＳＧを使用できないほど温度が低い場合にのみ使用される。
【００７６】
すなわち、エンジンの温度が摂氏零度（凍結限界）に非常に近い温度を上回っていればＢＩＳＧを用いるエンジンの始動を使用することができる。なぜなら、これにより、ＢＩＳＧを、必要であれば始動の直後に使用して、排ガス加熱を確実にアシストできるからである。
【００７７】
本発明のいくつかの利点は以下の通りである。
【００７８】
ａ／  ４８ＶのＢＩＳＧを用いてエンジンを始動することで、４８Ｖの電池からエネルギーが消費され、クランキング終了直後に、４８Ｖの電池を再充電し、それによりエンジンに負荷をかけるために４８ＶのＢＩＳＧを使用することができる。このエンジン負荷は、始動の後に続く冷間始動期間中により多くの排熱を生成し、結果として、そうでない場合に可能であったよりも迅速に排ガス後処理装置が点火される。
【００７９】
ｂ／  より迅速な点火により、エンジンの排気エミッションがより低減され、これにより、エンジンのエミッション目標を超えることなく、ＣＯ２の低減により集中したマイルドハイブリッド制御方法を使用することができる。
【００８０】
ｃ／  １２Ｖのスタータのクランキング特性と比較した場合、多くの場合において運転者は、４８ＶのＢＩＳＧの使用により、第１エンジン始動についての比較的高い始動性を得るであろう。したがって、１２Ｖのスタータは、周囲温度が低い（例えば、約４℃未満の）場合、又は、４８ＶのＢＩＳＧシステムが有効にクランキングを行えない場合のみ使用される。
【００８１】
ｄ／  エンジンを始動するためにＢＩＳＧを使用することで、スタータモータよりも、ノイズ及び振動に関してより高品質の始動を行え、始動を行うために必要な部品に関して機械的な摩耗が比較的少ない。
【００８２】
ｅ／  ＢＩＳＧの作動範囲が比較的広いので、停止始動動作の可能性が広がる。すなわち、エンジンがその通常運転温度範囲に達していなくても、Ｅストップを行うことができる。
【００８３】
本発明を１又は複数の実施形態を参照して例示的にのみ説明したが、本発明は開示された実施形態に限定されず、添付の請求項に記載の本発明の範囲を逸脱しない限り他の実施形態も構成され得るということが当業者には理解される。
【図１】
2015152011.tif 000003
【図２】
2015152011.tif 000004