(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のエンジン停止条件の成立によりエンジンを自動停止すると共に、所定のエンジン始動条件の成立によりエンジンを再始動するアイドルストップ車であって、前記エンジンの一端側にトランスミッションが配置されたアイドルストップ車において、
前記エンジンに対して前記トランスミッションとは反対側に突出するクランク軸の一端部に、ロータが連結されたモータジェネレータと、
前記モータジェネレータのロータと前記クランク軸の一端部との間に設けられたモータクラッチと、
前記ロータと動力伝達可能に連結された空調用コンプレッサと、
前記エンジンの自動停止中に前記モータクラッチを切断し、前記モータジェネレータの駆動力により前記空調用コンプレッサを駆動するよう制御するモータ制御装置と、を備え、
前記モータ制御装置は、前記エンジンの自動停止中に前記空調用コンプレッサの駆動のために前記モータジェネレータを駆動させる場合に、当該モータジェネレータの回転数を、前記トランスミッションのシフトポジションが非走行レンジのときには空調機能を優先した回転数とし、走行レンジのときには前記非走行レンジに比べて低い回転数に制御することを特徴とする、アイドルストップ車の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイドルストップ車（ハイブリッド車を含む）の駆動装置、特にスタータ機能と発電機能とを有するモータジェネレータを搭載した駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両停止時にエンジンを自動停止させ、停車中の無駄な燃料消費や排出ガスの発生を抑えるアイドルストップを実施する車両として、アイドルストップ車（ハイブリッド車を含む）が知られている。アイドルストップ車では、エンジン停止中は空調用コンプレッサを回すことができないため、冷房性能が低下した場合はエンジンを自動的に再始動していた。このため、アイドルストップ時間が短くなり、燃費の低下を招いていた。
【０００３】
一方、モータを内蔵した電動コンプレッサを搭載した車両の場合には、アイドルストップを継続することも可能であるが、電動コンプレッサ自体が大型でかつ高コストであった。
【０００４】
特許文献１には、エンジンに対してトランスミッションとは反対側に突出するクランク軸の軸端に、無端ベルトを介して空調用コンプレッサを駆動するクランクプーリを固定し、クランクプーリの内部空間に、スタータ機能と発電機能とを有するモータジェネレータを配置したものが提案されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、空調用コンプレッサがエンジンの回転と同期して回転するため、エンジン停止中にコンプレッサを駆動することはできない。このため、アイドルストップ中に空調を働かせたい場合（所定の車室内温度範囲を超えた時又はエアコンＯＮ操作時）であっても、エンジンを再始動するしか方法がなく、燃費の向上が図れなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２０８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、アイドルストップ中にエンジンを再始動することなく空調用コンプレッサを駆動することができ、燃費向上と空調機能とを両立させることができるアイドルストップ車の駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は、所定のエンジン停止条件の成立によりエンジンを自動停止すると共に、所定のエンジン始動条件の成立によりエンジンを再始動するアイドルストップ車であって、前記エンジンの一端側にトランスミッションが配置されたアイドルストップ車において、前記エンジンに対して前記トランスミッションとは反対側に突出するクランク軸の一端部に、ロータが連結されたモータジェネレータと、前記モータジェネレータのロータと前記クランク軸の一端部との間に設けられたモータクラッチと、前記ロータと動力伝達可能に連結された空調用コンプレッサと、前記エンジンの自動停止中に前記モータクラッチを切断し、前記モータジェネレータの駆動力により前記空調用コンプレッサを駆動するよう制御するモータ制御装置と、を備え、前記モータ制御装置は、前記エンジンの自動停止中に前記空調用コンプレッサの駆動のために前記モータジェネレータを駆動させる場合に、当該モータジェネレータの回転数を、前記トランスミッションのシフトポジションが非走行レンジのときには空調機能を優先した回転数とし、走行レンジのときには前記非走行レンジに比べて低い回転数に制御することを特徴とする、アイドルストップ車の駆動装置を提供する。
【０００９】
エンジン始動時には、モータクラッチを締結し、モータジェネレータを駆動することで、エンジンが始動される。つまり、モータジェネレータをエンジン始動用モータとして利用できる。一方、アイドルストップ中でかつエアコンＯＮ時には、従来ではコンプレッサが駆動されないため、空調を働かせることができないが、本発明ではモータクラッチを切断してエンジンとコンプレッサとの間を遮断し、モータジェネレータによりコンプレッサを駆動することで、空調機能を働かせることができる。そのため、エンジンを再始動することなく空調用コンプレッサを駆動することができ、アイドルストップ時間を長くでき、燃費を向上させることができる。また、モータジェネレータがエンジン始動用モータとアイドルストップ時のエアコン駆動用モータとを兼ねるとともに、モータジェネレータがクランク軸と同軸上に設けられているので、小型で安価な駆動装置を実現することができる。
【００１０】
減速走行時には、モータジェネレータにより発電（回生）した電力をバッテリやキャパシタ等の蓄電装置に蓄えることができるので、蓄電装置の消耗を抑制することができる。また、発進時や加速走行時にモータジェネレータによりエンジン動力をアシストすれば、エンジンを最高効率回転数で駆動することが可能になり、燃費を向上させることが可能になる。
【００１１】
モータクラッチとしては、一般に空調用コンプレッサに装備されているエアコン用クラッチと同様な電磁クラッチを用いることができる。電磁クラッチは小型に構成できるので、モータジェネレータのロータとクランク軸の端部との間にコンパクトに配置できる。なお、電磁クラッチ以外に油圧クラッチを用いることもできる。
【００１２】
モータ制御装置は、エンジンの自動停止中にモータジェネレータを駆動させる場合に、モータジェネレータの回転数をトランスミッションのシフトポジションに応じて切り替えてもよい。例えば、ＤレンジやＲレンジ等の走行レンジにおいては、Ｎレンジのような非走行レンジのときよりもモータジェネレータの回転数を低く設定してもよい。走行レンジでの回転数が高いと、発進時にモータ回転数を０に落とすのに時間がかかり、タイムラグが発生するからである。一方、非走行レンジからの発進においてはタイムラグが長くなっても問題がなく、むしろ空調機能を優先した高い回転数とするのが望ましいからである。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、アイドルストップ中でかつエアコン作動時に、モータクラッチを切断してエンジンとコンプレッサとの動力伝達を遮断し、モータジェネレータによりコンプレッサを駆動するよう制御したので、アイドルストップ中でも空調機能を働かせることができる。つまり、エンジンを再始動せずに空調機能を働かせることができ、アイドルストップ時間を長くでき、燃費向上と空調機能とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るアイドルストップ車の駆動装置の第１実施例の概略構成図である。
【図２】本発明に係る駆動装置の第１実施例の詳細構造図である。
【図３】本発明に係る駆動装置のモータクラッチの構造を示す断面図である。
【図４】本発明に係る駆動装置を制御するための制御系システム図である。
【図５】本発明に係る駆動装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図６】本発明に係る駆動装置の第２実施例の詳細構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
−実施例１−
図１は本発明にかかるアイドルストップを実施する車両であるアイドルストップ車の駆動装置の一例の基本構造を示し、図２はその具体的構造を示す。エンジン１の一端側にはトランスミッション２が固定され、エンジン１に対してトランスミッション２とは反対側にモータジェネレータ１０が配置されている。モータジェネレータ１０が配置されたエンジン１の一方側の外側壁に空調用コンプレッサ４０が固定されている。なお、従来の車両ではエンジンのトランスミッション側に配置されているスタータモータは省略されている。また、本実施形態では、エンジンのみを駆動源とした車両を示しているが、ハイブリッド車（ＨＶ車）であってもよい。
【００１６】
図２に示すモータジェネレータ１０はインナーロータ方式であり、永久磁石を持つロータ１２と、ロータ１２の外周面に対向するようにコイルを持つステータ１３とを備えており、ロータ１２はロータ軸１１の外周に固定されている。ロータ軸１１とクランク軸３との間に、図３に示すモータクラッチ２０が設けられている。エンジン１の側壁にはモータハウジング１４が固定されており、このハウジング１４の内周面にステータ１３が固定されている。ハウジング１４の先端部はロータ軸１１の外周に沿うように縮径され、ロータ軸１１はその縮径部にボールベアリング１５を介して回転自在に支持されている。モータクラッチ２０はハウジング１４の中に収容されている。
【００１７】
ロータ軸１１の軸端部はフレーム１４から突出し、その突出端部にプーリ１６が固定されている。プーリ１６には無端ベルト１７が巻きかけられており、このベルト１７は空調用コンプレッサ４０の出力軸４１に固定されたプーリ４２にも巻きかけられている。空調用コンプレッサ４０には、周知のように電磁クラッチよりなるエアコンクラッチ４３が装備されている。図２では、エアコンクラッチ４３から突出する出力軸４１の先端部にプーリ４２が固定された例を示したが、例えばエアコンクラッチ４３の外周部に設けられたロータがプーリ４２を兼ねていてもよい。なお、無端ベルト１７は、コンプレッサ４０以外の補機（オイルポンプ、ウオータポンプなど）のプーリに巻きかけられていてもよい。また、モータジェネレータ１０としては、磁石レスモータやＡＣモータ等の種々のモータを用いてもよい。
【００１８】
図３は、モータクラッチ２０の一例の構造を示す。クランク軸３の端部には凹部３ａが形成され、この凹部３ａにロータ軸１１の一端部が挿入され、その隙間にニードルベアリング２１が配置されている。そのため、ロータ軸１１の一端部はクランク軸３によって相対回転自在に支持されている。エンジン１の側壁には、電磁コイル２２を巻装したフィールドコア２３が固定されている。クランク軸３の端部外周には円盤状のロータ２４が固定され、このロータ２４はフィールドコア２３に近接して配置されている。ロータ軸１１の段差部にはハブ２５が嵌合され、ロックナット２６によってロータ軸１１に締結されている。ハブ２５のフランジ部にはストッパプレート２７が固定され、ストッパプレート２７の背面側には複数個のダンパカバー２８が固定されている。各ダンパカバー２８内にダンパゴム２９が固定されている。ダンパゴム２９の中心には伝達ピン３０の一端部が固定され、伝達ピン３０の他端部はダンパカバー２８、ストッパプレート２７を貫通してアーマチュア３１に固定されている。アーマチュア３１の摩擦面は所定のギャップをおいてロータ２４の摩擦面と対向している。
【００１９】
前記構造のモータクラッチ２０において、電磁コイル２２に通電すると、ダンパゴム２９のばね力に抗してアーマチュア３１がロータ２４に磁気吸着され、クランク軸３とロータ軸１１とが連結される。電磁コイル２２への通電を停止すると、ダンパゴム２９のばね力によってアーマチュア３１がロータ２４から離れ、ストッパプレート２７側へ戻るので、クランク軸３とロータ軸１１とのトルク伝達は遮断される。
【００２０】
図４は、本発明に係るアイドルストップ車の制御系のシステム図である。車両制御ＥＣＵ５０は、エンジン制御ＥＣＵ５１、エアコン制御ＥＣＵ５２、変速制御ＥＣＵ５３、モータ制御ＥＣＵ５４、バッテリ制御ＥＣＵ５５を統括制御している。エンジン制御ＥＣＵ５１は、後述するようにアイドルストップ制御を含む各種エンジン制御を実施すると共に、エアコンクラッチ４３を制御する機能を有する。アイドルストップ制御は、周知のように、所定のエンジン停止条件（例えばブレーキＯＮ、車速０など）の成立によりエンジンを自動停止すると共に、所定のエンジン始動条件（例えばブレーキＯＦＦ、アクセルＯＮなど）の成立によりエンジンを再始動する。エアコン制御ＥＣＵ５２は、エアコンスイッチがＯＮの場合に、設定温度と実際の室内温度とに応じて空調用コンプレッサ４０を制御し、自動的に温度調整を行う機能を有する。変速制御ＥＣＵ５３は、トランスミッション２を制御して運転状態に応じて自動的に変速制御を実施する。
【００２１】
モータ制御ＥＣＵ５４は、モータジェネレータ１０とモータクラッチ２０とを制御する機能を有する。通常時はモータクラッチ２０を締結（ＯＮ）しておき、アイドルストップ中にエアコンを作動させる時のみモータクラッチ２０を解放（ＯＦＦ）し、モータジェネレータ１０を駆動する。ここでは、モータジェネレータ１０と電気的に接続された蓄電装置としてのバッテリ５６は、通常の車載用バッテリ（１２Ｖ）と同じバッテリでもよい。また、さらにバッテリを追加して複数のバッテリにより構成してもよい。この場合、３つ直列接続して３６Ｖのバッテリを構成してもよい。バッテリ制御ＥＣＵ５５はバッテリ５６の容量を常時モニターしており、必要に応じてバッテリ５６からモータジェネレータ１０へ電力を供給すると共に、モータジェネレータ１０で発電した電力をバッテリ５６に蓄えるよう制御することができる。
【００２２】
表１は、始動時、減速走行時、発進／加速時、アイドルストップ時におけるモータジェネレータ１０、モータクラッチ２０、及び各動作を示したものである。
【００２３】
【表１】
0005601896.tif 000002
【００２４】
エンジン始動時には、モータクラッチ２０を締結（ＯＮ）した状態でモータジェネレータ１０を駆動し、クランク軸３を回転させてエンジン１を始動させる。減速走行時においては、モータクラッチ２０を締結（ＯＮ）し、エンジン１によりモータジェネレータ１０を回転させて発電し、その発電した電力をバッテリ５６に蓄えることができる。また、発進時や加速走行時には、必要に応じて駆動アシストのためにモータジェネレータ１０を駆動してもよい（モータクラッチ２０はＯＮ）。これによって、エンジンを最高効率回転数で駆動することが可能になり、燃費効率が向上する。所定のエンジン停止条件が成立すると、エンジン１を自動停止（アイドルストップ）させるが、アイドルストップ時に、エアコン性能低下などの所定の条件が成立すれば、モータクラッチ２０をＯＦＦしてエンジン１とコンプレッサ４０との間を遮断し、モータジェネレータ１０によりコンプレッサ４０を駆動する。そのため、エンジンを再始動することなく空調機能を働かせることができる。なお、アイドルストップ時にエアコン性能低下などの条件が未成立であれば、モータジェネレータ１０を停止させるので、モータクラッチ２０はＯＮ／ＯＦＦいずれでもよい。したがって、コンプレッサ４０は駆動されず、エアコンは停止する。
【００２５】
上記のように、モータクラッチ２０を設けることにより、１個のモータジェネレータ１０で次の５つの機能を実現することが可能になる。
（１）スタータ機能
（２）オルタネータ機能
（３）エネルギー回生機能
（４）駆動アシスト機能
（５）アイドルストップ時のエアコン作動機能
【００２６】
図５は、本発明にかかるアイドルストップ制御の一例を示すフローチャート図である。制御がスタートすると、エンジン停止条件が成立したかどうかを判定し（ステップＳ１）、エンジン停止条件が成立しておれば、エンジン１を自動停止させる（ステップＳ２）。次に、エアコン性能が低下したかどうかを判定する（ステップＳ３）。すなわち、エアコンスイッチＯＮ状態で、予め設定した温度に対し室内温度が所定値以上離れた場合には、エアコン性能が低下したと判定し、モータクラッチ２０をＯＦＦし（ステップＳ４）、モータジェネレータ１０を一定回転数に制御し（ステップＳ５）、かつエアコンクラッチ４３をＯＮする（ステップＳ６）。これによって、モータジェネレータ１０によりコンプレッサ４０を駆動し、空調機能を働かせることができる。この一定回転数とは、空調機能を働かせることができる最低回転数近傍でよく、エンジン再始動時にモータジェネレータ１０の回転数を０に戻す際のタイムラグを低減するため、低い回転数（例えば２００〜４００ｒｐｍ）とするのがよい。ステップＳ３でエアコンスイッチＯＦＦ又はエアコン性能が低下していないと判定した場合には、後述するエンジン始動条件の判定（ステップＳ７）へ進む。
【００２７】
次に、エンジン始動条件が成立したかどうかを判定し（ステップＳ７）、成立していなければ、ステップＳ３に戻る。エンジン始動条件が成立しておれば、モータジェネレータ１０の目標回転数を０にセットし（ステップＳ８）、モータ回転数が一定値（０近傍の値）より小さいかどうかを判定する（ステップＳ９）。モータ回転数を０に制御する理由は、モータジェネレータ１０が回転している時にモータクラッチ２０を締結すると、クラッチの耐久性を低下させたり、ショックが発生する可能性があるからである。モータ回転数がほぼ０になれば、モータクラッチ２０をＯＮし（ステップＳ１０）、モータジェネレータ１０とエンジン１とを接続する。そして、モータジェネレータ１０を駆動してエンジン１を始動させ（ステップＳ１１）、次にエンジン始動判定を実施し（ステップＳ１２）、始動が完了しておれば、リターンする。
【００２８】
前記制御において、アイドルストップ中にエアコンを作動させるためにモータジェネレータ１０を駆動させる場合、トランスミッション２のシフトポジションに応じてエアコン制御最高回転数（モータジェネレータの回転数）を変化させてもよい。例えば、Ｄレンジ＝５００ｒｐｍ、Ｎレンジ＝１２００ｒｐｍのようにＤレンジの最高回転数をＮレンジの最高回転数より低く設定してもよい。Ｄレンジで回転数が高いと、発進時にモータ回転数を０に落とすのに時間がかかり、タイムラグが発生するからである。一方、Ｎレンジでは空調機能を優先した高い回転数としているが、Ｎレンジからの発進ではタイムラグが長くなっても、駆動制御で遅くしているので、問題がないからである。すなわち、ＤレンジやＲレンジ等の走行レンジにおいては、Ｎレンジのような非走行レンジのときよりもモータジェネレータ１０の最高回転数を低く切り替えて設定される。なお、上記モータジェネレータ１０の回転数は最高回転数に限らず、目標回転数であってもよい。また、上記シフトポジションに応じたモータジェネレータ１０の最高回転数は、図５のステップＳ２の時に設定され、ステップＳ５で当該最高回転数に切り替えられてもよい。すなわち、上記最高回転数の設定タイミングは、エンジン１の自動停止時からモータジェネレータ１０の駆動開始時までのいつでもよい。
【００２９】
−実施例２−
図６は、モータジェネレータ１０の第２実施例を示し、第１実施例（図２）と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。このモータジェネレータ６０はアウターロータ方式であり、コイルを持つステータ６１と、ステータ６１の外周面に対向するように永久磁石を持つロータ６２とを備えている。ステータ６１はリテーナ６３によってエンジン１の側壁に固定されており、ステータ６１の内周部はベアリング６４を介してロータ軸１１を回転自在に支持している。ロータ６２はロータハウジング６５の内周面に固定されており、ロータハウジング６５の一端部は縮径され、ロータ軸１１に固定されている。この実施例では、ロータ６２がモータジェネレータ６０の外周面に露出しているので、ロータ６２の外周にプーリ１６を直接形成し、このプーリ１６にベルト１７を巻きかけることもできる。これにより、軸方向寸法を短縮できる。
【００３０】
前記実施例は本発明のほんの数例を示すに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、実施例ではモータジェネレータのロータ軸をクランク軸と同軸上に配置し、ロータ軸上にプーリを固定したが、モータジェネレータのロータにプーリを直接設けた場合には、ロータ軸を省略できる。その場合には、プーリ部分にモータクラッチを内蔵することもできる。また、モータクラッチをエンジンの側壁にそって設ける場合に限らず、エンジンから離れた位置に設けることもできる。
【符号の説明】
【００３１】
１            エンジン
２            トランスミッション
３            クランク軸
１０          モータジェネレータ
１１          ロータ軸
１２          ロータ
１３          ステータ
１６          プーリ
１７          無端ベルト
２０          モータクラッチ
２２          電磁コイル
２３          フィールドコア
２４          ロータ
３１          アーマチュア
４０          空調用コンプレッサ
４２          プーリ
４３          エアコンクラッチ
５４          モータ制御ＥＣＵ
【図１】
0005601896.tif 000003
【図２】
0005601896.tif 000004
【図３】
0005601896.tif 000005
【図４】
0005601896.tif 000006
【図５】
0005601896.tif 000007
【図６】
0005601896.tif 000008