(57)【要約】  車両進行用の走行用交流発電機に結合するエンジンを運転する方法及びシステムが提供される。一例では、本方法は、オフハイウェイ車運転走行モードにおいて、車両を前進させるために走行用インバータを介して走行用交流発電機からの電流を走行用モータに供給するステップと、運転始動モードにおいて、エンジンを始動させるために、貯蔵されたエネルギーを第１のエネルギー源及び第２のエネルギー源から走行用交流発電機に供給するステップとを含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両進行用の走行用交流発電機及び補助交流発電機に結合するエンジンを運転する方法であって、
オフハイウェイ車運転走行モードにおいて、前記車両を前進させるために前記走行用交流発電機からの電流を走行用モータに供給しながら、前記補助交流発電機から第１の電圧で電池を充電するステップと、
運転始動モードにおいて、少なくとも前記エンジンの始動を助けるために前記走行用交流発電機を駆動させるのに貯蔵されたエネルギーから第２のより高い電圧を発生させるステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記貯蔵されたエネルギーは、前記第１の電圧で前記電池に貯蔵された貯蔵電気エネルギーであり、前記第２のより高い電圧は、ＤＣ−ＤＣ変換器を通して発生する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記貯蔵されたエネルギーは、前記第２の電圧で第２の電気エネルギー貯蔵装置に貯蔵された貯蔵電気エネルギーである、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記運転走行モードにおいて、前記車両を前進させるために走行用インバータにより前記走行用モータに電流が供給され、前記運転始動モード中に、前記走行用交流発電機を駆動させるために、前記走行用インバータに前記第２の電圧で電流が供給される、請求項１記載の方法。
【請求項５】
車両進行用の走行用交流発電機に結合するエンジンを運転する方法であって、
オフハイウェイ車運転走行モードにおいて、前記車両を前進させるために前記走行用交流発電機からの電流を走行用モータに供給するステップと、
運転始動モードにおいて、前記エンジンを始動させるために、貯蔵されたエネルギーを第１のエネルギー源及び第２のエネルギー源から前記走行用交流発電機に供給するステップと
を含む、方法。
【請求項６】
前記第１のエネルギー源は、前記第２のエネルギー源よりも低い電圧を出力する電池であり、前記運転走行モード中に、前記エンジンに機械的に結合する補助交流発電機を介して前記電池を充電するステップをさらに含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記走行用交流発電機は、３相交流発電機である、請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記運転始動モード中に、前記走行用交流発電機の界磁弱めの連続的な調整により前記エンジンに供給されるトルクを調整するステップをさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記運転始動モード中に、前記走行用交流発電機に結合するインバータに供給されるＤＣ電圧を調整することにより、前記エンジンに供給されるトルクを調整するステップをさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のエネルギー源により供給される出力は、ＤＣ−ＤＣ変換器を介して上昇する、請求項５記載の方法。
【請求項１１】
走行用インバータを介して前記第２のエネルギー源から前記走行用交流発電機に電流が供給され、前記走行用交流発電機から前記走行用モータに供給される電流は、前記走行用インバータを介して供給される、請求項５記載の方法。
【請求項１２】
能動型整流器を介して前記第２のエネルギー源から前記走行用交流発電機に電流が供給される、請求項５記載の方法。
【請求項１３】
前記走行用交流発電機から前記走行用モータに電流を供給する走行用インバータとは別個のインバータを介して、前記第２のエネルギー源から前記走行用交流発電機に電流が供給される、請求項５記載の方法。
【請求項１４】
前記エンジンは、油圧ポンプ、蓄圧器、及び油圧アクチュエータを含む油圧システムにさらに結合する、請求項５記載の方法。
【請求項１５】
運転作業モードにおいて、前記車両に機械的に結合する作業アームを持ち上げるために前記エンジンから前記油圧システムに動力を供給するステップをさらに含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記運転始動モードにおいて、クラッチを介して前記油圧システムを前記エンジンから遮断するステップと、補助交流発電機を介して前記油圧システムを前記第１のエネルギー源に電気的に結合することにより、前記第１のエネルギー源を充電するステップとをさらに含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
走行用交流発電機及び補助交流発電機に結合する、オフハイウェイ車のエンジンを運転する方法であって、
運転走行モードにおいて、走行用インバータを介して前記走行用交流発電機からの電流を走行用モータに供給するステップと、前記補助交流発電機を介して第１のエネルギー源を充電するステップと、前記走行用交流発電機を介して第２のエネルギー源を充電するステップと、
運転始動モードにおいて、前記エンジンのクランク始動を助けるために、前記第２のエネルギー源の出力を前記走行用交流発電機に導く前に、ＤＣ−ＤＣ変換器を通して前記第１のエネルギー源からの出力を前記第２のエネルギー源に導くステップであって、前記第２のエネルギー源は、前記第１のエネルギー源よりも高い電圧を出力する、ステップと
を含む、方法。
【請求項１８】
前記第１のエネルギー源は、電池であり、前記電池は、スイッチング回路を介して前記第２のエネルギー源に結合する、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記運転始動モード中に、前記第２のエネルギー源の充電レベルが閾値レベルよりも大きいとき、前記電池を前記第２のエネルギー源から遮断するために前記スイッチング回路を調整するステップをさらに含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記走行用交流発電機は、能動型整流器を介して前記走行用インバータに電気的に結合する、請求項１７記載の方法。
【請求項２１】
前記運転始動モード中に、前記補助交流発電機に電気的に結合する油圧システムを介して前記第１のエネルギー源に電流を供給するステップであって、前記油圧システムは、油圧ポンプ、蓄圧器、及び油圧アクチュエータを含む、ステップをさらに含む、請求項１７記載の方法。
【請求項２２】
エンジン停止中に、エンジン停止の推定時間が閾値よりも長い場合、前記第２のエネルギー源を放電させるステップと、エンジン停止の前記推定時間が前記閾値よりも短い場合、前記第２のエネルギー源を放電させないステップとをさらに含む、請求項１７記載の方法。
【請求項２３】
エンジンと、
前記エンジンに機械的に結合する補助交流発電機と、
前記エンジンに機械的に結合する走行用交流発電機と、
前記エンジンに電気的に結合する電池と、
前記エンジンに電気的に結合し、前記電池より高い電圧を出力する、第２のエネルギー貯蔵システムと、
蓄圧器を含む油圧システムと、
運転走行モード中に前記電池を充電するために前記補助交流発電機を運転し、前記運転走行モード中に前記第２のエネルギー貯蔵システムを充電するために前記走行用交流発電機を運転し、運転作業モード中に前記電池を充電するために前記蓄圧器を運転し、運転始動モード中に前記エンジンを始動させるために前記走行用交流発電機に電流を供給するのに、前記電池及び前記第２のエネルギー貯蔵システムを運転するためのコントローラと
を含む、オフハイウェイ車用のシステム。
【請求項２４】
前記走行用交流発電機は、３相交流発電機であり、前記コントローラは、前記運転始動モード中に前記走行用交流発電機の界磁弱めの連続的な調整により前記エンジンに供給されるトルクを調整する、請求項２３記載のシステム。
【請求項２５】
前記電池の出力は、ＤＣ−ＤＣ変換器により上昇し、前記コントローラは、前記電池の健全性状態を評価する、請求項２３記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する対象は、オフハイウェイ車エンジンのクランク始動を改善するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オフハイウェイ車（ＯＨＶ）などの車両は、エンジンの始動を助けるためにエンジンをクランク始動させるための様々なシステムを含む。始動システムは、エンジンスターターモータ、又は他のエンジン推進構成要素を使用することができる。一例では、推進システムは、インバータに直流（ＤＣ）電力を提供する電池を含み、インバータは、ＤＣ電力を制御された交流（ＡＣ）電力に変換する。次に、ＡＣ電力は、ロータの回転を発生させる交流発電機に供給され、交流発電機は、エンジンのクランクシャフトと結合するとき、エンジン始動のためにクランクシャフトを回転させる。
【０００３】
しかし、ここで、ＯＨＶは走行用交流発電機（ｔｒａｃｔｉｏｎ  ａｌｔｅｒｎａｔｏｒ）を有し、エンジンのクランク始動のために走行用交流発電機を使用することが有利である可能性があることを発明者らは認識した。例えば、走行用交流発電機は、エンジンが回転するとき、ライト、ポンプなどに電力を供給する、スターターモータ又は交流発電機に比べて、大きい電流を供給することができる。したがって、エンジンをクランク始動させるのに、より大きい電流は、より大きい機械的エネルギーに変換することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／１２４０３７号明細書
【発明の概要】
【０００５】
１つの方法では、車両進行用の走行用交流発電機及び補助交流発電機に結合するエンジンを運転する方法が開示される。本方法は、オフハイウェイ車運転走行モードにおいて、車両を前進させるために走行用交流発電機からの電流を走行用モータ（ｔｒａｃｔｉｏｎ  ｍｏｔｏｒ）に供給しながら、補助交流発電機から第１の電圧で電池を充電するステップと、運転始動モードにおいて、少なくともエンジンの始動を助けるために走行用交流発電機を駆動させるのに貯蔵されたエネルギーから第２のより高い電圧を発生させるステップとを含む。例えば、第２のより高い電圧は、ＤＣ−ＤＣ変換器を介して電池の出力を増加させることにより発生させることができる。このように、電池は、補助交流発電機を介して、より低い電圧で充電することができ、電池は、エンジンをクランク始動させるために走行用交流発電機に第２のより高い電圧を供給することができる。
【０００６】
別の例では、オフハイウェイ車運転走行モード（例えば、走行モード）において、車両を前進させるために走行用インバータ（ｔｒａｃｔｉｏｎ  ｉｎｖｅｒｔｅｒ）を介して走行用交流発電機から走行用モータに電流が供給され、運転始動モードにおいて、エンジンを始動させるために第１のエネルギー源及び第２のエネルギー源から走行用交流発電機に貯蔵されたエネルギーが供給される。例えば、第１のエネルギー源は、ライト、ポンプなどに電気を提供するエンジンに電気的に結合する、比較的低電圧の電池とすることができ、第２のエネルギー源は、電池よりも大きい電流を供給することができるウルトラキャパシタとすることができる。
【０００７】
一例では、第２のエネルギー源よりも低い電圧を出力する第１のエネルギー源は、運転走行モード中にＤＣ−ＤＣ変換器を介して第２のエネルギー源を充電することができる。他の例では、第２のエネルギー源は、さらに、運転走行モード中に走行用交流発電機を介して充電することができる。このように、第２のエネルギー源は、エンジンのクランク始動中に走行用交流発電機のために要求に応じて大きい電流を供給することができる。さらに、第２のエネルギー源の充電レベルは、電池を介して第２のエネルギー源を充電することができるので、より緩やかな速度で減少することができる。したがって、例えば、電池が劣化しても、エンジン始動は起こることができる。
【０００８】
以上の簡単な説明は、詳細な説明でさらに説明する概念の選択内容を簡単な形式で紹介するために提供されることを理解されたい。請求する対象の重要な特徴又は基本的な特徴を同定するつもりはなく、本対象の範囲は、詳細な説明に続く特許請求の範囲により一意的に規定される。さらに、請求する対象は、上述した、又は本開示の任意のパートの任意の欠点を解決する実施形態に限定されない。
【０００９】
本発明は、以下の添付の図面を参照して、非限定的な実施形態の以下の説明を読めば、より十分に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】昇圧器を含むエンジンシステムのブロック図の例である。
【図２】昇圧器を含む、オフハイウェイ車のエンジンシステムのブロック図の例である。
【図３】昇圧器を含む、オフハイウェイ車のエンジンシステムのブロック図の例である。
【図４】昇圧器を含むエンジンのルーチンを示すフローチャートである。
【図５】エンジンを介して充電される第２のエネルギー源を含む、オフハイウェイ車のエンジンシステムのブロック図の例である。
【図６】エンジンを介して充電される第２のエネルギー源を含むエンジンのルーチンを示すフローチャートである。
【図７】走行用交流発電機を介して充電される第２のエネルギー源を含む、オフハイウェイ車のエンジンシステムのブロック図の例である。
【図８】走行用交流発電機を介して充電される第２のエネルギー源を含むエンジンのルーチンを示すフローチャートである。
【図９】第２のエネルギー源及び油圧システムを含む、オフハイウェイ車のエンジンシステムのブロック図の例である。
【図１０】第２のエネルギー源及び油圧システムを含むエンジンのルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】第２のエネルギー源を含む、オフハイウェイ車のエンジンシステムの停止ルーチン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】
【００１１】
以下の説明は、エンジンに機械的に結合する走行用交流発電機を介して始動されるエンジンシステムの様々な実施形態に関する。エンジンをクランク始動させるのに適したレベルの電流を走行用交流発電機に供給するために、様々な方法を使用することができる。一実施形態では、電池は、電池の出力を上昇させるＤＣ−ＤＣ変換器に電気的に結合する。電池の出力は、図１〜４を参照して説明するように、（走行用モータが車両を前進させるために直流を交流に変換する）走行用インバータ、能動型整流器、又は走行用インバータとは別個のインバータを介して走行用交流発電機用に交流に変換することができる。
【００１２】
別の実施形態では、図５及び６を参照して説明するように、エンジンシステムは、電池よりも高い電圧を出力し、電池を介して充電することができる、ウルトラキャパシタなどの第２のエネルギー源をさらに含む。このように、比較的高いレベルの電荷は、例えば、エンジンを迅速に始動させることができるように貯蔵することができる。
【００１３】
別の実施形態では、図７及び８を参照して説明するように、第２のエネルギー源は、エンジン運転走行モード中に走行用交流発電機を介して充電される。したがって、第２のエネルギー源は、２つの電源（走行用交流発電機及び電池）からエネルギーを受け取ることができ、第２のエネルギー源内に高レベルの電荷を保持することができる。
【００１４】
さらに別の実施形態では、図９及び１０を参照して説明するように、エンジンは、油圧システムに結合する。油圧システムは、エンジン運転始動モード中に電池及び第２のエネルギー源のために、別のエネルギー源を提供することができる。このように、第２のエネルギー源の充電レベルがエンジンのクランク始動用には低すぎてもエンジンを始動させることができるように、エンジンのクランク始動の前に第２のエネルギー源を充電することができる。
【００１５】
第２のエネルギー源によりエンジンを停止させるためのルーチンは、図１０を参照して説明する。
【００１６】
ここで図面を参照すると、様々な図において、同様の参照番号は、同様の構成要素を識別するのに使用される。図１〜３、５、７、及び９は、蓄電池１０４と、走行用インバータ１１８と、電機子１２４、ロータ（「Ｒ」）１２６、及び界磁巻線（図示せず）を含む走行用交流発電機１２０と、エンジン１１２とを含むエンジンシステムを指す。
【００１７】
ここで特に図１を参照すると、図１は、昇圧器を含み、連続的な界磁弱めによりエンジントルクレベルを調整する、オフハイウェイ車１０のエンジンシステム１００の第１の実施形態を示す。
【００１８】
エンジンシステム１００は、コントローラ１０２、原動機すなわちエンジン１１２、蓄電池１０４である第１のエネルギー源、走行用インバータ１１８、及び走行用交流発電機１２０を含む。蓄電池１０４は、エンジン１１２を始動させるための電気エネルギーを供給する。エンジン１１２は、以下により詳細に説明するように、エンジン１１２のクランクシャフトを駆動させる交流発電機トルク１２２を発生させることにより始動させることができる。
【００１９】
蓄電池１０４は、例えば、鉛酸タイプ又はニッケルカドミウムタイプとすることができる。蓄電池１０４は、その充電状態、温度、電流ドローなどを含む、様々なパラメータに応じて、２４ボルトの出力電圧を提供することができる。例えば、コントローラ１０２は、電池１０４に結合し、例えば電池の温度、電圧、及び出力電流を示すためにコントローラ１０２と連絡する、センサ１５０、１５２、及び１５４からの入力値に基づいて、電池１０４の充電状態及び／又は健全性を評価することができる。さらに、蓄電池１０４は、運転走行モード中に、補助交流発電機（交流発電機及び整流器）１１４を介してエンジンにより充電され、ライト、ポンプ、空調設備などの、車両の様々な構成要素に電力を供給する。
【００２０】
図１の実施形態の例に示すように、スイッチング回路１１６が閉鎖されるとき、蓄電池１０４により供給される直流は、交流に変換され、能動型整流器１３４が作動するとき（例えば、スイッチング回路１１６が開放するとき）、能動型整流器１３４により走行用交流発電機１２０に供給される。さらに、能動型整流器１３４は、走行用交流発電機１２０により供給される交流を直流に変換し、直流は走行用インバータ１１８に供給される。能動型整流器１３４及び／又は走行用インバータ１１８は、少なくとも３つのレッグを含むことができ、各レッグは、少なくとも２つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を含むことができる。例えば、６つのＩＧＢＴのうち、少なくとも２つが回路動作中に開放し、その結果、２つの相は同時に点弧する。さらに、蓄電池１０４の出力は、ＤＣ−ＤＣ変換器１０６を介して上昇する。したがって、走行用交流発電機に供給される直流は、エンジンのクランク始動に必要なレベルまで増加し、ＤＣ−ＤＣ変換器１０６により調整することができる。
【００２１】
一例では、エンジン１１２は、オフハイウェイ車の動力を提供するのに使用される２５００馬力ディーゼルエンジンなどの熱エンジンすなわち内燃エンジンとすることができる。一例では、走行用交流発電機１２０は、２つの運転モードを実行することができる。すなわち、運転始動モード（例えば、エンジンのクランク始動）中は、走行用交流発電機１２０は、エンジン１１２を始動させるためにクランクシャフトを駆動させるＡＣモータとすることができ、エンジンのクランク始動後は、走行用交流発電機１２０は、その電機子巻線１２４に接続される電気負荷回路に交流を供給する同期発電機とすることができる。例えば、ＡＣモータとして走行用交流発電機１２０を運転するために直流を交流に変換する能動型整流器１３４の一部分は、エンジンが始動されるとき、スイッチングされて回路から離れ、その結果、能動型整流器１３４は、走行用インバータ１１８に直流を供給するだけである。
【００２２】
図１に示すエンジン運転始動モードでは、走行用交流発電機１２０のロータ「Ｒ」１２６は、エンジン１１２のクランクシャフトを駆動させる。走行用インバータ１１８により強力蓄電池１０４から走行用交流発電機１２０に供給される電気エネルギーは、ロータ１２６の機械エネルギーに変換される。したがって、ロータ１２６は、クランクシャフトを回転させ、それによりエンジンをクランク始動させるためのトルク（１２２）を与える。ロータ「Ｒ」１２６が加速するとき、エンジン速度（１分当りの回転数、ＲＰＭ）が増加し、それに応じて電機子１２４に発生する逆起電力は増加するが、負荷電流（例えば、図１のクランク始動回路の電流）の大きさは減少する。ロータが、所定の速度、典型的には約２００ｒｐｍよりも速く回転すると、エンジンは始動していると見なされ、エンジン運転クランク始動モードは、中止される。
【００２３】
したがって、回路中の負荷電流は、電池電圧、電機子逆起電力、及び界磁回路を含む回路のインピーダンスに直接依存する可能性がある。ロータ「Ｒ」１２６を加速する結果として発生する交流発電機トルク１２２は、主として交流発電機の界磁抵抗器１２８及び逆起電力に依存する。したがって、界磁抵抗器を連続的に弱めることにより、交流発電機トルクを実時間で様々な運転状態に応答して調整することが可能になる。例えば、コンピュータ制御システムの実時間制御は、計算値及び運転中に取得されるセンサ読取値に応答する、システムによる交流発電機トルクの反復的及び連続的調整を含むことができる。
【００２４】
一例では、界磁に並列にＩＧＢＴ（図示せず）を接続することにより、連続的な界磁弱めが達成される。ＩＧＢＴは、例えば、オフハイウェイ車の別の構成要素に追加的及び選択的に結合し、これらの構成要素を制御することができる。他の構成要素は、以下のもの、すなわち、ラジエータファン、空気圧縮機、電池充電器、走行用界磁調整器、又はＡＣ走行用モータのうちの１つ又は複数を含むことができる。このように、クランク始動中の界磁、したがって走行用交流発電機１２０、及びクランク始動中には動作しないが、オフハイウェイ車走行状態中などのクランク始動前又はクランク始動後に動作する別の構成要素の両方を制御するために、ＩＧＢＴを使用することができる。
【００２５】
一例では、ＩＧＢＴは、図２に関して本明細書にさらに詳細に説明するように、所望の出力トルク、所望の速度曲線、実際のエンジン速度、及び／又は様々な他のパラメータに応答してコントローラ１０２により制御することができる。例えば、実際のトルクと所望のトルクとの比較に基づいて、ＩＧＢＴは、界磁のインピーダンスを調整することを介して界磁を連続的に弱めるためにパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成する。別の例では、ＩＧＢＴは、界磁に並列に接続される抵抗器のインピーダンスを調整することができる。したがって、始動システム内の３相走行用交流発電機１２０により供給されるトルクは、交流発電機の界磁弱めの連続的な調整を介して２つより多いレベル（例えば、３つ以上のトルクレベル）に調整することができる。
【００２６】
複数のレベルのうちのトルクの調整は、界磁巻線に並列に一連の抵抗器を接続することにより達成することもでき、抵抗器のそれぞれは、スイッチにより制御されることに留意することができる。複数の抵抗器が界磁に並列に接続されるとき、これは、さらに弱め界磁をもたらし、その結果、より高い交流発電機トルクをもたらす。複数のスイッチは、コントローラにより調整されるとき、異なる時間にオン状態又はオフ状態とすることができ、次にエンジンのクランク始動中に複数のトルクレベルを可能にする。
【００２７】
上述のように、能動型整流器１３４及びＩＧＢＴは、クランク始動中に走行用交流発電機１２０を制御し、それに電力を供給するために使用することができ、例えばオフハイウェイ車走行状態中などのエンジンのクランク始動後にオフハイウェイ車１０の別の構成要素を制御し、それに電力を供給するために使用することもできる。したがって、エンジン速度が例えば約２００ｒｐｍに達し、エンジンシリンダが点火すると、コントローラ１０２は、クランク始動の完了を確認し、スイッチング回路に信号を送出し、能動型整流器１３４からの直流を交流に変換する走行用インバータ１１８をＡＣ走行用モータ１４８に接続し、続くエンジン運転中に車両のホイール１３６に動力を供給する。
【００２８】
図２の実施形態の例では、エンジンシステム２００は、インバータ１４０をさらに含む。エンジン運転始動モード中に、蓄電池１０４により供給される直流は、走行用インバータ１１８とは別個のインバータ１４０により、走行用交流発電機１２０に供給される交流に変換される。図１の例と同様に、エンジン運転走行モード中に、走行用交流発電機１２０は、走行用インバータ１１８を介してＡＣ走行用モータ１４８に電力を提供する。走行用交流発電機１２０からの交流は、能動型整流器１３４を介して直流に変換され、走行用インバータ１１８は、能動型整流器１３４からの直流を交流に変換する。
【００２９】
図３の実施形態の例では、エンジンシステム３００は、能動型整流器１３４に加えて、切換スイッチ１４２を含む。そうした実施形態では、運転始動モード中に、切換スイッチ１４２は、（蓄電池１０４により供給される直流から走行用インバータ１１８によって変換された）高電圧の交流が走行用交流発電機１２０に供給されるように調整される。運転走行モード中に、切換スイッチ１４２は、ＡＣ走行用モータ１４８が走行用インバータ１１８から電流を受け取り、ホイール１３６に動力を供給するように調整され、電流は、能動型整流器１３４を介して走行用交流発電機１２０から走行用インバータ１１８に供給される。
【００３０】
したがって、図１〜３は、ＤＣ−ＤＣ変換器１０６により増強される蓄電池１０４を有するエンジンシステムの実施形態を示す。上述のように、エンジン運転始動モードでは、蓄電池により供給される低電圧の直流は、ＤＣ−ＤＣ変換器を介して高電圧の直流に変換され、能動型整流器１３４、別個のインバータ１４０、又は走行用インバータ１１８により走行用交流発電機１２０用の高電圧の交流に変換することができる。エンジン運転走行モードでは、走行用交流発電機１２０からの交流は、交流が走行用インバータ１１８に供給される前に、能動型整流器１３４により直流に変換される。
【００３１】
簡単にするために、図４〜１１は、図１のエンジンシステムの基本的な構成を有するエンジンシステムを使用して説明する。しかし、図４〜１１を参照して説明するエンジンシステムは、図２又は３の基本的な構成を有することもできることを理解されたい。
【００３２】
図４は、上述のエンジンシステム１００などの昇圧器を有するエンジンの制御ルーチンの例４００を示すフローチャートを示す。具体的には、ルーチン４００は、エンジン運転モードを特定し、回路を調整し、その結果、エンジンをクランク始動させるか、又は車両のホイールに動力を供給するために走行用交流発電機が使用される。
【００３３】
ルーチン４００の４１０では、エンジンが、クランク始動モードなどの運転始動モードであるか、又は車両が前進する走行モードなどの運転走行モードであるかが特定される。例えば、エンジンは、既に走行しているか、又は停止している可能性がある。
【００３４】
エンジンが始動モードであることが特定されるとき、ルーチン４００は、４１２に進み、スイッチング回路１１６は、ＤＣ−ＤＣ変換器１０６を介して電池１０４を能動型整流器１３４に接続するように調整（例えば、閉鎖）される。
【００３５】
４１４では、様々な運転状態を特定することができる。運転状態は、以下のもの、例えば、電池システム状態（電圧、電流負荷、温度）、交流発電機特性、エンジン定格（例えば、ＨＰ定格、定格エンジン速度）、シリンダの数、燃料タイプ、エンジン運転状態（例えば、エンジン速度、エンジン空気流量、及びエンジン温度）、環境状態、及び／又はシステム経年変化の１つ又は複数を含むことができる。
【００３６】
運転状態が特定されると、ルーチン４００は、４１６に進み、エンジンをクランク始動するのに必要なトルクが決定される。例えば、所望の交流発電機トルクは、４１４で特定された、エンジン速度、電池電圧、及びシリンダの数に基づく可能性がある。一例では、このルーチンは、クランク始動及び回転増加中に所望のエンジン速度曲線を使用することができ、所望の曲線と実際のエンジン速度曲線との間の誤差に基づいて、所望のトルクを達成するのに必要な電池電圧を評価することができる。
【００３７】
ルーチン４００の４１８では、電池１０４の出力が所望のレベルまで上昇するように、昇圧器の連続的な調整が行われる。一例では、エンジン速度誤差に基づいて、コントローラ１０２は、ＤＣ−ＤＣ変換器１０６に信号を送出し、電池電圧を４１６で評価された所望の値に調整する。昇圧器は、電池電圧を所定の値まで増加させることができ、別の例では、昇圧器は、電池電圧を所定の値まで低減させることができる。
【００３８】
ルーチン４００の４２０では、昇圧しながら、界磁弱め及びエンジンのクランク始動トルクの連続的な調整が行われる。例えば、クランク始動回路を通る電圧を上昇させると、負荷電流が発生し、交流発電機トルクが増加し、その結果、エンジン速度が増加する。一例では、エンジン速度誤差もしくは速度誤差の変化率、又は電池の電力出力などに基づいて、コントローラ１０２は、界磁弱め抵抗器を調整するためにＩＧＢＴへのＰＷＭ信号を調整することができる。
【００３９】
ルーチン４００の４２２では、エンジン速度チェックが行われる。一例では、エンジン速度が、所定の速度、例えば約２００ｒｐｍに達したとき、コントローラは、エンジン１１２がクランク始動を完了したという信号を送出し、エンジン１１２に供給される交流発電機トルクは低減される。エンジン速度が所定の速度未満であるとき、エンジンのクランク始動は、４２０に説明するように続く。
【００４０】
いくつかの例では、第１のエンジン速度チェックは、４２２のエンジン速度チェックの前に行うことができる。一例では、エンジン速度が、所定の速度、例えば約３０ｒｐｍに達したとき、クランク始動回路は、所望の負荷電流を維持するために、より低い回路インピーダンスを要求する可能性があり、したがって、コントローラは、例えば、スイッチを閉鎖し、抵抗器を介して界磁を弱めるために、スイッチング回路に信号を送出することができる。そうした例では、運転クランク始動モードが開始し、スイッチが開放するとき、負荷電流は、電池１０４の合成抵抗及び走行用交流発電機１２０の界磁抵抗により制限することができる。クランク始動が進み、ＲＰＭが増加するとき、走行用交流発電機逆起電力は、負荷電流を制限する。したがって、負荷電流及びトルクは、増加する速度とともに減少する傾向がある。クランク始動が開始した後の、例えばＲＰＭが約３０に達する短い時間、スイッチを閉鎖することにより、界磁抵抗は弱まり、それにより、より多くの負荷電流が流れ、より高いトルクが発生する。
【００４１】
エンジン速度が閾値を超えると、ルーチン４００の４２４において、走行用交流発電機１２０の電圧は低減される。例えば、クランク始動が完了すると、電池からのＤＣ電源供給は中止される。さらに、交流発電機トルクを発生させることができず、交流発電機は、オフハイウェイ車の運転状態に応じてアイドルモード又は発電モードにスイッチすることができる。
【００４２】
走行用交流発電機１２０の電圧が低減されるとき、又はエンジンが走行モードであることが４１０で特定されるとき、図４のルーチン４００は４２６に進み、スイッチング回路１１６は、電池１０４を能動型整流器１３４から遮断するように調整（例えば、開放）される。
【００４３】
ルーチン４００の４２８では、電池１０４は、交流発電機及び整流器１１４を介して充電される。４３０では、車両運動が求められるかどうかを特定する。例えば、車両運転者は、パーキングからドライブにギアを変更することができる。車両運動が求められることが特定されるとき、ルーチン４００は、４３２に進み、走行用交流発電機１２０は、走行用モータ１４８に電力を供給し、ホイール１３６を回転させ、車両を前進させる。他方、車両運動が求められないことが特定されるとき、ルーチンは終了する。
【００４４】
したがって、図４は、昇圧によりエンジンを運転するための方法を示すフローチャートの例を示す。以上に説明したように、昇圧により、エンジンのクランク始動運転中に、複数のトルクレベルのうちの、交流発電機トルクの所望の変化が可能になる。
【００４５】
図５に続けると、図５は、ＤＣ−ＤＣ変換器１０６により増強することができる電池１０４を含むエンジンシステム５００の実施形態の別の例を示す。エンジンシステム５００は、例えば図１を参照して上述したエンジンシステム１００と類似する。図５に示す例は、第２のエネルギー源、電気エネルギー貯蔵装置１０８をさらに含む。電気エネルギー貯蔵装置１０８は、例えば、ウルトラキャパシタ、又は電池１０４よりも高い電圧を出力する、別の適当な大容量エネルギー貯蔵装置の１つもしくは複数とすることができる。
【００４６】
図５の例では、電気エネルギー貯蔵装置１０８は、スイッチング回路１３８を開放することにより電池１０４から遮断することができる。そうした例では、電気エネルギー貯蔵装置１０８は、エンジンをクランク始動させるために走行用交流発電機１２０に供給される、唯一のエネルギー供給源とすることができる。他の例では、電気エネルギー貯蔵装置１０８も電池１０４も、エンジンのクランク始動のために走行用交流発電機１２０にエネルギーを供給するのに使用することができる。例えば、エンジン運転始動モード中にスイッチング回路１３８を閉鎖することにより、電気エネルギー貯蔵装置１０８の寿命は、電池１０４からの出力により延長させることができる。
【００４７】
さらに、図５の実施形態の例では、エンジン運転走行モード中に、電気エネルギー貯蔵装置１０８は、交流発電機及び整流器１１４並びに電池１０４を介してエンジン１１２により充電される。
【００４８】
したがって、図５は、比較的低い電圧源（例えば、交流発電機及び整流器１１４）により充電される第１のエネルギー源（例えば、蓄電池１０４）に加えて、高電圧源（例えば、走行用交流発電機１２０）により充電することができる第２のエネルギー源（例えば、電気エネルギー貯蔵装置１０８）を有するエンジンシステムの一実施形態を示す。上述のように、第１のエネルギー源も第２のエネルギー源も、エンジンが運転走行モードであるとき、エンジン１１２を介して充電される。
【００４９】
図６は、図５のエンジンシステム５００などの第２の貯蔵装置を含むエンジンシステムの制御ルーチン６００を示すフローチャートを示す。具体的には、ルーチン６００は、エンジン運転モードを特定し、それに応じて回路を調整する。
【００５０】
図６の６１０では、エンジンが、クランク始動モードなどの運転始動モードであるか、又は車両が前進する走行モードなどの運転走行モードであるかが特定される。例えば、エンジンは、既に走行しているか、又は停止している可能性がある。エンジンが運転始動モードであることが特定されるとき、ルーチン６００は、６１２に進み、スイッチング回路１１６は、電気エネルギー貯蔵装置１０８及び電池１０４を能動型整流器１３４に接続するように調整される。例えば、スイッチング回路１１６は、能動型整流器１３４及び電気エネルギー貯蔵装置１０８を電気的に接続するために閉鎖することができる。
【００５１】
スイッチング回路が調整されると、ルーチン６００は６１４に進み、運転状態が特定される。上述のように、運転状態は、以下のもの、例えば、電池システム状態（電圧、電流負荷、温度）、交流発電機特性、エンジン定格（例えば、ＨＰ定格、定格エンジン速度）、シリンダの数、燃料タイプ、エンジン運転状態（例えば、エンジン速度、エンジン空気流量、及びエンジン温度）、環境状態、及び／又はシステム経年変化の１つ又は複数を含むことができる。
【００５２】
運転状態が特定されると、ルーチン６００は６１６に進み、所望の交流発電機トルクが決定される。上述のように、所望のレベルの交流発電機トルクは、エンジン速度、電池電圧、及びシリンダの数に基づく可能性がある。一例では、このルーチンは、クランク始動及び回転増加中に所望のエンジン速度曲線を使用することができ、所望の曲線と実際のエンジン速度曲線との間の誤差に基づいて、所望のトルクを評価することができる。
【００５３】
ルーチン６００の６１８では、エンジンのクランク始動は、上述のように、連続的な界磁弱め及び電気エネルギー貯蔵装置１０８により行われる。いくつかの例では、増強された電池１０４も電気エネルギー貯蔵装置１０８も、エンジンをクランク始動させるのに使用することができる。例えば、スイッチング回路１３８は、電気エネルギー貯蔵装置の充電量の閾値レベルに基づいて制御することができる。閾値レベルは、電気エネルギー貯蔵装置１０８の最大充電量に近い可能性がある。それに加えて、又はその代わりに、他の例では、充電量の閾値レベルは、例えば、エンジンを始動させるのに必要なエネルギー量に基づく可能性がある。電気エネルギー貯蔵装置の充電量のレベルが、閾値レベルを超えるとき、スイッチング回路は、電池１０４が電気エネルギー貯蔵装置１０８に電気的に結合しないように、又は電気的に結合するように調整することができる。
【００５４】
ルーチン６００の６２０では、エンジン速度チェックが行われる。例えば、エンジン速度が、所定の速度、例えば約２００ｒｐｍに達したとき、コントローラは、エンジン１１２がクランク始動を完了したという信号を送出し、エンジン１１２に供給される交流発電機トルクは低減される。エンジン速度が所定の速度未満であるとき、エンジンのクランク始動は、６１８に説明するように続く。
【００５５】
６２０において、エンジン速度が閾値速度よりも大きいことが特定されるとき、ルーチン６００は６２２に進み、電気エネルギー貯蔵装置１０８により走行用交流発電機１２０に供給される電圧は低減される。さらに、交流発電機トルクを発生させることができず、交流発電機は、オフハイウェイ車の運転状態に応じてアイドルモード又は発電モードにスイッチすることができる。
【００５６】
走行用交流発電機１２０に供給される電圧が低減されるとき、又は６１０で運転走行モードが求められることが特定されるとき、ルーチン６００は６２４に進み、スイッチング回路１１６は、（電気エネルギー貯蔵装置１０８に接続されている場合）電気エネルギー貯蔵装置１０８及び電池１０４を能動型整流器から遮断するように調整される。例えば、スイッチング回路は、電気エネルギー貯蔵装置１０８及び能動型整流器がもはや電気的に結合しないように開放される。
【００５７】
ルーチン６００の６２６では、電池１０４は、交流発電機及び整流器１１４を介してエンジンにより充電される。電池１０４がまだ接続されていないとき、スイッチング回路１３８は、ＤＣ−ＤＣ変換器１０６を介して電池１０４を電気エネルギー貯蔵装置１０８に電気的に接続するように調整（例えば、閉鎖）される。このように、電気エネルギー貯蔵装置１０８は、エンジン走行運転中に電池１０４により充電される。
【００５８】
ルーチン６００の６３０では、車両運動が求められるかどうかを特定する。例えば、車両運転者は、パーキングからドライブにギアを変更することができる。車両運動が求められることが特定されるとき、ルーチン６００は、６３２に進み、走行用交流発電機１２０は、走行用モータ１４８に電力を供給し、ホイール１３６を回転させ、車両を前進させる。他方、車両運動が求められないことが特定されるとき、ルーチンは終了する。
【００５９】
したがって、ルーチン６００は、昇圧及び第２のエネルギー源（例えば、電気エネルギー貯蔵装置１０８）によりエンジンを運転するための方法を示すフローチャートの例を示す。以上に説明したように、第２のエネルギー源は、エンジン運転始動モード中にエンジンをクランク始動するために走行用交流発電機１２０に電力を供給するのに使用することができる。さらに、エンジンは、交流発電機１１４を介して電池１０４を充電し、次に、電池１０４は、第２のエネルギー源を充電する。
【００６０】
図７は、ＤＣ−ＤＣ変換器１０６及び電気エネルギー貯蔵装置１０８（例えば、第２のエネルギー源）により増強することができる電池１０４（例えば、第１のエネルギー源）を含むエンジンシステム７００の実施形態の別の例を示す。エンジンシステム７００は、例えば、図５を参照して上述したエンジンシステム５００と類似する。図７に示す例は、能動型整流器１３４と電気エネルギー貯蔵装置１０８との間に電気的に結合するスイッチング回路をさらに含む。
【００６１】
図７に示すように、電池１０４は、エンジンが運転走行モードであるとき、交流発電機及び整流器１１４を介してエンジンにより第１の電圧で充電される。運転走行モード中に、スイッチング回路１３８は、電池１０４を介する電気エネルギー貯蔵装置１０８の充電が求められるか否かに応じて、開放又は閉鎖することができる。さらに、電気エネルギー貯蔵装置１０８は、スイッチング回路１６２を閉鎖することにより、第２のより高い電圧で充電することができる。そうした構成では、走行用交流発電機１２０からの交流は、能動型整流器１３４により直流に変換され、スイッチング回路１６２が閉鎖されるとき、電気エネルギー貯蔵装置１０８に直流を流すのが可能になり、したがって、電気エネルギー貯蔵装置１０８を充電する。さらに、スイッチング回路１６２は、電気エネルギー貯蔵装置１０８を充電するために電圧制限回路を含むことができる。例えば、スイッチング回路１６２は、ＤＣ−ＤＣ変換器を含むことができる。このように、例えば、走行用交流発電機１２０と対照させて、電気エネルギー貯蔵装置１０８に異なる電圧を印加することができる。
【００６２】
したがって、図７は、第１のエネルギー源（例えば、蓄電池１０４）に加えて、第２のエネルギー源（例えば、電気エネルギー貯蔵装置１０８）を有するエンジンシステムの一実施形態を示す。上述のように、第１のエネルギー源も第２のエネルギー源も、エンジンが運転走行モードであるとき、エンジン１１２を介して充電することができる。さらに、第２のエネルギー源は、エンジンが運転走行モードであるとき、走行用交流発電機１２０を介して充電することができる。
【００６３】
図８は、図５のエンジンシステム５００などの、走行用交流発電機を介して充電することができる第２の貯蔵装置を含むエンジンシステムの制御ルーチン８００を示すフローチャートを示す。具体的には、ルーチン８００は、エンジンの運転モードを特定し、それに応じて回路を調整する。
【００６４】
図８の８１０では、エンジンが、クランク始動モードなどの運転始動モードであるか、又は車両が前進する走行モードなどの運転走行モードであるかが特定される。例えば、エンジンは、既に走行しているか、又は停止している可能性がある。エンジンが運転始動モードであることが特定されるとき、ルーチン８００は、８１２に進み、スイッチング回路１１６は、電気エネルギー貯蔵装置１０８及び電池１０４を能動型整流器１３４に接続するように調整される。例えば、スイッチング回路１１６は、能動型整流器１３４及び電気エネルギー貯蔵装置１０８を電気的に接続するために閉鎖することができる。ルーチン８００の８１４では、スイッチング回路１６２は、電気エネルギー貯蔵装置１０８を走行用交流発電機１２０から遮断するように調整される。例えば、スイッチング回路は、走行用交流発電機１２０及び電気エネルギー貯蔵装置１０８を電気的に遮断するために開放することができる。
【００６５】
スイッチング回路１１６及び１６２が調整されると、ルーチン８００は８１６に進み、運転状態が特定される。上述のように、運転状態は、以下のもの、例えば、電池システム状態（電圧、電流負荷、温度）、交流発電機特性、エンジン定格（例えば、ＨＰ定格、定格エンジン速度）、シリンダの数、燃料タイプ、エンジン運転状態（例えば、エンジン速度、エンジン空気流量、及びエンジン温度）、環境状態、及び／又はシステム経年変化の１つ又は複数を含むことができる。
【００６６】
運転状態が特定されると、ルーチン８００は８１８に進み、所望の交流発電機トルクが決定される。上述のように、所望のレベルの交流発電機トルクは、エンジン速度、電池電圧、及びシリンダの数に基づく可能性がある。一例では、このルーチンは、クランク始動及び回転増加中に所望のエンジン速度曲線を使用することができ、所望の曲線と実際のエンジン速度曲線との間の誤差に基づいて、所望のトルクを評価することができる。
【００６７】
ルーチン８００の８２０では、エンジンのクランク始動は、上述のように、連続的な界磁弱め及び電気エネルギー貯蔵装置１０８により行われる。いくつかの例では、増強された電池１０４も電気エネルギー貯蔵装置１０８も、エンジンをクランク始動させるのに使用することができる。例えば、スイッチング回路１３８は、電気エネルギー貯蔵装置の充電量の閾値レベルに基づいて制御することができる。閾値レベルは、電気エネルギー貯蔵装置１０８の最大充電量に近い可能性がある。それに加えて、又はその代わりに、他の例では、充電量の閾値レベルは、例えば、エンジンを始動させるのに必要なエネルギー量に基づく可能性がある。電気エネルギー貯蔵装置の充電量のレベルが、閾値レベルを超えるとき、スイッチング回路は、電池１０４が電気エネルギー貯蔵装置１０８に電気的に結合しないように、又は電気的に結合するように調整することができる。
【００６８】
ルーチン８００の８２２では、エンジン速度チェックが行われる。例えば、エンジン速度が、所定の速度、例えば約２００ｒｐｍに達したとき、コントローラは、エンジン１１２がクランク始動を完了したという信号を送出し、エンジン１１２に供給される交流発電機トルクは低減される。エンジン速度が所定の速度未満であるとき、エンジンのクランク始動は、８２０に説明するように続く。
【００６９】
８２２において、エンジン速度が閾値速度よりも大きいことが特定されるとき、ルーチン８００は８２４に進み、電気エネルギー貯蔵装置１０８により走行用交流発電機１２０に供給される電圧は低減される。さらに、交流発電機トルクを発生させることができず、交流発電機は、オフハイウェイ車の運転状態に応じてアイドルモード又は発電モードにスイッチすることができる。
【００７０】
走行用交流発電機１２０に供給される電圧が低減されるとき、又は８１０で運転走行モードが求められることが特定されるとき、ルーチン８００は８２６に進み、スイッチング回路１１６は、（電気エネルギー貯蔵装置１０８に接続されている場合）電気エネルギー貯蔵装置１０８及び電池１０４を能動型整流器から遮断するように調整される。例えば、スイッチング回路は、電気エネルギー貯蔵装置１０８及び能動型整流器１３４がもはや電気的に結合しないように開放される。
【００７１】
ルーチン８００の８２８では、電池１０４は、交流発電機及び整流器１１４を介してエンジンにより充電される。ルーチン８００の８３０では、スイッチング回路１６２は、電気エネルギー貯蔵装置１０８を走行用交流発電機１２０に接続するように調整（例えば、閉鎖）される。したがって、電気エネルギー貯蔵装置１０８は、ルーチン８００の８３２で走行用交流発電機１２０により充電される。いくつかの例では、スイッチング回路１３８は、ＤＣ−ＤＣ変換器１０６を介して電池１０４を電気エネルギー貯蔵装置１０８に電気的に接続するように調整（例えば、閉鎖）することができ、その結果、電気エネルギー貯蔵装置１０８は、エンジン走行運転中に電池１０４及び走行用交流発電機１２０の両方により充電される。
【００７２】
ルーチン８００の８３４では、車両運動が求められるかどうかを特定する。例えば、車両運転者は、パーキングからドライブにギアを変更することができる。車両運動が求められることが特定されるとき、ルーチン８００は、８３６に進み、走行用交流発電機１２０は、走行用モータ１４８に電力を供給し、ホイール１３６を回転させ、車両を前進させる。他方、車両運動が求められないことが特定されるとき、ルーチンは終了する。
【００７３】
したがって、ルーチン８００は、昇圧、及び走行用交流発電機１２０によって充電される第２のエネルギー源（例えば、電気エネルギー貯蔵装置１０８）によりエンジンを運転するための方法を示すフローチャートの例を示す。以上に説明したように、第２のエネルギー源は、エンジン運転始動モード中にエンジンをクランク始動するために走行用交流発電機１２０に電力を供給するのに使用することができる。さらに、エンジンは、交流発電機１１４を介して電池１０４を充電し、電池１０４は、第２のエネルギー源を充電することもできる。
【００７４】
図９は、ＤＣ−ＤＣ変換器１０６、及び走行用交流発電機１２０を介して充電することができる電気エネルギー貯蔵装置１０８（例えば、第２のエネルギー源）により増強することができる電池１０４（例えば、第１のエネルギー源）を含むエンジンシステム９００の実施形態の別の例を示す。エンジンシステム９００は、例えば、図７を参照して上述したエンジンシステム７００と類似する。図９に示す例は、油圧ポンプ１８０、蓄圧器１８２、及びアクチュエータ１９０を含む油圧システムをさらに含む。この油圧システムは、例えば、オフハイウェイ車１０のローディングアーム１９２の持上げを制御することができる。
【００７５】
図９に示す例で示すように、油圧ポンプ１８０は、クラッチ１９４を介してエンジン１１２に機械的に結合し、クラッチ１９６を介して交流発電機及び整流器１１４に機械的に結合する。エンジン運転走行モード中に、例えば、エンジン１１２と油圧ポンプ１８０との間のクラッチ１９４は、油圧ポンプ１８０がエンジンにより動力を供給されるように係合し、エンジン１１２と交流発電機及び整流器１１４との間のクラッチ１９８は、エンジンが電池１０４を充電するためにエネルギーを供給するように係合することができる。エンジンのエンジン始動モード中に、クラッチ１９４は解放され、クラッチ１９８は解放され、油圧ポンプ１８０と交流発電機及び整流器１１４との間のクラッチ１９６は係合し、その結果、油圧システムからのエネルギーは、電池１０４を充電するために使用することができる。例えば、クラッチ１９６が係合するとき、蓄圧器１８２から再び油圧ポンプ１８０に油圧油を放出するためにバルブを開放することができる。蓄圧器１８２からの高圧油圧油は、油圧ポンプ１８０を回転させ、それにより、電池１０４に送出される、交流発電機及び整流器１１４の電流を発生させることができる。
【００７６】
あるいは、油圧ポンプ１８４及び蓄圧器１８６は、走行用交流発電機１２０に機械的に結合することができる。そうした構成では、走行用交流発電機１２０は、油圧システムを制御するために電力を提供し、アクチュエータ１９０を介してローディングアーム１９２を作動させる。さらに、クラッチ１８８は、エンジン１１２と走行用交流発電機１２０との間に提供することができ、その結果、運転始動モードでは、エンジンのクランク始動が開始する前に、走行用交流発電機１２０は、エンジンから分離することができ、スイッチング回路１６２が閉鎖されるとき、油圧システムからのエネルギーを電気エネルギー貯蔵装置１０８に供給することができる。次に、エンジンは、電気エネルギー貯蔵装置１０８からのエネルギーを能動型整流器１３４及び走行用交流発電機１２０に供給することにより始動される。
【００７７】
したがって、図９は、第１のエネルギー源（例えば、蓄電池１０４）に加えて、第２のエネルギー源（例えば、電気エネルギー貯蔵装置１０８）を有し、オフハイウェイ車１０のローディングアーム１９２を制御するための油圧システムを有するエンジンシステムの一実施形態を示す。上述のように、油圧システムは、ローディングアーム１９２を制御することに加えて、油圧システムの場所に基づいて、第１のエネルギー源及び／又は第２のエネルギー源を充電するために使用することができる。
【００７８】
図１０は、図９のエンジンシステム９００などの、第２の貯蔵装置及び油圧システムを含むエンジンシステムの制御ルーチン１０００を示すフローチャートを示す。具体的には、ルーチン１０００は、エンジン運転モードを特定し、それに応じて回路を調整する。
【００７９】
ルーチン１０００の１０１０では、エンジンが、クランク始動モードなどの運転始動モードであるか、車両が前進する走行モードなどの運転走行モードであるか、又はローディングアームが使用されるときなどの運転作業モードであるかが特定される。例えば、エンジンは、既に走行しているか、又は停止している可能性がある。エンジンは、作業モード及び走行モードに同時になることができる。例えば、エンジンは、ローディングアームが運動しながら、アイドル状態で運転することができ、その結果、油圧システムは動力を有するが、車両は前進しない。
【００８０】
エンジンが運転始動モードであることが特定されるとき、ルーチン１０００は１０１２に進み、クラッチ１９４は解放される。このように、油圧システムは、エンジン１１２にもはや機械的に結合しない。ルーチン１０００の１０１４では、クラッチ１９８は、交流発電機及び整流器１１４がエンジン１１２にもはや機械的に結合しないように解放される。ルーチン１０００の１０１６では、クラッチ１９６は係合する。このように、油圧システムは、交流発電機及び整流器１１４に機械的に結合する。したがって、油圧ポンプ１８０からのエネルギーは、交流発電機及び整流器１１４に電流を発生させるために使用することができる。油圧システムが走行用交流発電機１２０に結合する実施形態では、クラッチ１８８は、走行用交流発電機がエンジンにもはや機械的に結合しないように解放することができ、油圧ポンプ１８４は、走行用交流発電機１２０の動力を発生させることができる。
【００８１】
ルーチン１０００の１０１８では、スイッチング回路１３８は、電池１０４が電気エネルギー貯蔵装置１０８に電気的に結合するように閉鎖され、電池１０４は、ＤＣ−ＤＣ変換器１０６を介して電気エネルギー貯蔵装置１０８を充電することができる。油圧システムが走行用交流発電機１２０に結合する実施形態では、スイッチング回路１６２は、走行用交流発電機１２０が電気エネルギー貯蔵装置１０８に電気的に結合するように閉鎖することができる。スイッチング回路１６２は、電圧制御回路（例えば、ＤＣ−ＤＣ変換器）を含むことができ、その結果、電気エネルギー貯蔵装置１０８は、例えば、走行用交流発電機１２０からの出力電圧と異なる電圧で充電することができる。
【００８２】
ルーチン１０００の１０２０では、電池１０４は、油圧システムにより充電され、スイッチング回路１３８が閉鎖されるので、電気エネルギー貯蔵装置１０８を充電することもできる。上述のように、交流発電機及び整流器１１４内に発生する電流は、電池１０４に向けられる。このように、電池１０４及び電気エネルギー貯蔵装置は充電される。油圧システムが走行用交流発電機１２０に結合する実施形態では、走行用交流発電機１２０に発生する電流は、スイッチング回路１６２が閉鎖されるとき、電気エネルギー貯蔵装置１０８に向けられる。このように、電気エネルギー貯蔵装置１０８は充電される。
【００８３】
ルーチン１０００の１０２２では、電気エネルギー貯蔵装置１０８の充電レベルが閾値充電レベルよりも大きいかどうかを特定する。閾値充電レベルは、例えば、エンジンをクランク始動させるのに適したトルクを供給するのに必要な充電量とすることができる。充電レベルが閾値レベルよりも小さいことが特定されるとき、ルーチン１０００は１０２０に戻り、油圧システムは、エネルギー源を充電し続ける。
【００８４】
他方、充電レベルが閾値レベルよりも大きいことが特定されるとき、ルーチン１０００は１０２４に進み、図８のルーチン８００が、上述の８１２から８２４まで実行される。このように、図８を参照して上述したように、回路は、走行用交流発電機１２０によりエンジンを始動することができるように調整される。油圧システムが走行用交流発電機１２０に結合する実施形態では、電気エネルギー貯蔵装置１０８の充電レベルが閾値充電レベルに達すると、クラッチ１８８は係合し、その結果、走行用交流発電機１２０は、１０２２でエンジンをクランク始動することができる。
【００８５】
エンジンが始動されるとき、又は１０１０で、エンジンが運転走行モードであることが特定されるとき、ルーチン１０００は１０２６に進み、クラッチ１９６は、油圧ポンプ１８０が交流発電機及び整流器１１４にもはや機械的に結合しないように解放される。ルーチン１０００の１０２８では、クラッチ１９４が係合する。このように、エンジン１１２は、油圧システムに機械的に結合し、その結果、エンジン１１２は、油圧システムに動力を供給することができる。ルーチン１０００の１０３０では、クラッチ１９８は、エンジン１１２が交流発電機及び整流器１１４に機械的に結合し、エンジンが電池１０４を充電するためにエネルギーを提供するように係合する。
【００８６】
ルーチン１０００の１０３２では、図８のルーチン８００が、上述の８２６から８３６まで実行される。このように、図８を参照して上述したように、回路は、エンジンが回転し、電気エネルギー貯蔵装置１０８が走行用交流発電機１２０により充電され、電池１０４が交流発電機及び整流器１１４により充電されるように調整される。
【００８７】
ルーチン１０００の１０３４では、ローディングアーム１９２の運動が求められるかどうかを特定する。いくつかの例では、ローディングアームは、例えば、オフハイウェイ車の運転者により制御することができる。一例では、オフハイウェイ車は、ローディングアーム１９２が運動しながら、車両が前進しないようにパーキングギアに入れることができる。ローディングアーム１９２の運動が求められていないことが特定されるとき、ルーチン１０００は終了する。
【００８８】
他方、ローディングアーム１９２の運動が求められるとき、又はエンジンが運転作業モードであることが特定されるとき、ルーチン１０００は１０３６に進み、クラッチ１９６は、油圧システムが交流発電機及び整流器１１４に結合しないように解放される。ルーチン１０００の１０３８では、クラッチ１９４は、エンジン１１２及び油圧ポンプ１８０を機械的に結合するように係合し、その結果、エンジン１１２は、油圧システムに動力を供給することができる。ルーチン１０００の１０４０では、電池１０４の充電が求められるとき、クラッチ１９８は、エンジン１１２を交流発電機及び整流器１１４に機械的に結合するように係合することができる。例えば、電池１０４の充電レベルが閾値レベルよりも小さいとき、運転作業モードで電池１０４を充電することを求めることができる。
【００８９】
ルーチン１０００の１０４２では、ローディングアーム１９２の運動は、アクチュエータ１９０を介して制御される。例えば、ローディングアーム１９２の所望の運動に基づいて、アクチュエータ１９０は、油圧ポンプ１８０及び蓄圧器１８２を介して調整され、ローディングアーム１９２を動かす。
【００９０】
したがって、ルーチン１０００は、昇圧、走行用交流発電機１２０により充電される第２のエネルギー源（例えば、電気エネルギー貯蔵装置１０８）、及び油圧システムによりエンジンを運転するための方法を示すフローチャートの例を示す。以上に説明したように、油圧システムは、エンジン運転始動モード中に電池及び第２のエネルギー源を充電するために使用することができる。
【００９１】
図１１は、例えば、図１〜３、５、７、及び９を参照して上述したエンジンシステムのいずれかのエンジンシステムを停止するための制御ルーチン１１００を示すフローチャートを示す。具体的には、ルーチン１１００は、エンジン停止が求められるかどうかを特定し、エネルギー貯蔵装置の状態に基づいて停止を制御する。
【００９２】
図１１の１１１０では、エンジン停止が求められるかどうかを特定する。例えば、車両運転者がキーをイグニションのオフ位置まで回すとき、エンジン停止が求められることを示すことができる。エンジン停止が求められないことを特定するとき、ルーチン１１００は１１１８に進み、現在のエンジン運転は続けられ、ルーチンは終了する。
【００９３】
他方、エンジン停止が求められることを特定するとき、ルーチン１１００は１１１２に進み、エンジン停止の推定時間は、閾値時間よりも大きいかどうかを特定する。例えば、車両運転者は、停止の推定時間に基づいて、キーを様々な位置まで回す選択肢を有することができる。いくつかの例では、閾値時間は、２４時間などの所定の時間とすることができる。他の例では、閾値時間は、電池の健全性状態に基づく可能性がある。例えば、電池が劣化して、比較的速く電荷を失うとき、例えば、閾値時間は、電池が劣化していない状態よりも小さくなる可能性がある。
【００９４】
停止の推定時間が閾値時間よりも大きいことを特定するとき、ルーチン１１００は１１１４に進み、電気エネルギー貯蔵装置１０８（例えば、第２のエネルギー源）は放電する。エネルギー源が放電すると、ルーチン１１００は１１１６に進み、エンジンは停止する。
【００９５】
それと対照的に、１１１２で、停止の推定時間が閾値時間よりも小さいことを特定するとき、ルーチン１１００は１１２０に進み、エネルギー源の充電レベルが閾値レベルよりも大きいかどうかを特定する。例えば、閾値充電レベルは、エンジンをクランク始動させるのに必要なエネルギー量に基づく可能性がある。
【００９６】
充電レベルが閾値レベルよりも大きいことを特定するとき、ルーチン１１００は１１２２に進み、電気エネルギー貯蔵装置１０８は、始動状態の準備をしたままにする（例えば、エネルギー源は放電しない）。次に、ルーチン１１００は１１１６に進み、エンジンは停止する。このように、電気エネルギー貯蔵装置１０８の充電レベルは、ほぼ維持され、電気エネルギー貯蔵装置１０８は、続くエンジンの始動中にエンジンをクランク始動する準備ができる。
【００９７】
他方、電気エネルギー貯蔵装置１０８の充電レベルが閾値レベルよりも小さいことを特定したとき、ルーチン１１００は１１２４に進み、車両運転者にエンジンを停止すべきでないことを知らせる。例えば、車両運転者に低充電状態であることを知らせるインジケータを車両のダッシュボード上に表示することができる。
【００９８】
エンジンが停止し、エネルギー源が放電するか、又はエネルギー源の充電レベルが閾値レベルよりも小さい例では、車両運転者は、例えば、電池１０４が電気エネルギー貯蔵装置１０８を充電するのに必要な時間に対応する時間だけ待たなければならない可能性がある。例えば、電池１０４が第２の貯蔵装置を充電する時間は、ポンプがエンジンのオイルシステムを加圧する予備潤滑時間（ｐｒｅ−ｌｕｂｅ  ｔｉｍｅ）（例えば、１０秒）と同様である可能性がある。別の例では、エンジン始動中に電池１０４の充電レベルが低いとき、図９及び１０を参照して上述したように、電池１０４は、油圧システムを介して充電することができる。
【００９９】
このように、エンジンの停止は、車両が停止する推定時間に基づいて制御することができる。さらに、エンジンの停止の制御は、第２の貯蔵装置（例えば、電気エネルギー貯蔵装置１０８）の充電レベルに基づく可能性がある。
【０１００】
記載した本説明は、最良の態様を含めて、本発明を開示し、さらに、任意の装置又はシステムを作成及び使用し、組み合わされた任意の方法を実施することを含めて、当業者が本発明を実施することを可能にするために例を使用する。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲により規定され、当業者が想起する他の例を含むことができる。そうした他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を有する場合、又はそれらが特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構成要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  オフハイウェイ車
１０２  コントローラ
１０４  電池
１０６  ＤＣ−ＤＣ変換器
１０８  電気エネルギー貯蔵装置
１１２  エンジン
１１４  交流発電機及び整流器
１１６  スイッチング回路
１１８  走行用インバータ
１２０  走行用交流発電機
１２４  電機子
１３４  能動型整流器
１３６  ホイール
１３８  スイッチング回路
１４０  インバータ
１４２  切換スイッチ
１４８  ＡＣ走行用モータ
１６２  スイッチング回路
１８０  油圧ポンプ
１８２  蓄圧器
１８４  油圧ポンプ
１８６  蓄圧器
１９０  アクチュエータ
１９２  ローディングアーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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