(57)【要約】【課題】限られた設置スペースでも搭載でき、かつ動力源の全運転領域において冷却能力を確保できること。【解決手段】この補機駆動装置１００は、車両に搭載される空気調和装置用の冷媒Ｆを圧縮する圧縮機２０と、内燃機関を冷却するための冷却水Ｗを循環させるウォーターポンプ１０とを含む。そして、圧縮機２０とウォーターポンプ１０とは、共通の電動機７によって駆動される。圧縮機２０と電動機７とは、圧縮機用クラッチ８Ｃを介して接続され、また、ウォーターポンプ１０と電動機７とは、ウォーターポンプ用クラッチ８Ｗを介して接続される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機によって駆動されて、車両に搭載される空気調和装置用の冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機を駆動する前記電動機によって駆動され、かつ車両に搭載される機器のうち、冷却が必要な冷却対象機器を冷却するための冷却用流体を循環させる流体循環手段と、
を含むことを特徴とする補機駆動装置。
【請求項２】
少なくとも前記電動機と前記圧縮機との間には、前記圧縮機へ伝達される駆動力を断続する、圧縮機用の動力断続手段が備えられることを特徴とする請求項１に記載の補機駆動装置。
【請求項３】
さらに、前記電動機と流体循環手段との間には、前記流体循環手段へ伝達される駆動力を断続する、流体循環手段用の動力断続手段が備えられることを特徴とする請求項２に記載の補機駆動装置。
【請求項４】
前記電動機と前記圧縮機との間、又は前記電動機と流体循環手段との間のうち少なくとも一方には、前記電動機の回転数を変更して伝達する電動機回転数変更手段が設けられることを特徴とする請求項２または３に記載の補機駆動装置。
【請求項５】
前記電動機と前記圧縮機との間、又は前記電動機と流体循環手段との間のうち少なくとも一方には、前記電動機の回転数を変更して伝達し、かつ前記電動機の回転数の変速比を変更可能な変速比可変手段が設けられることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の補機駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機によってウォーターポンプを駆動する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、冷却水を循環させるためのウォーターポンプを、内燃機関によって駆動するものが一般的である。近年の内燃機関では、冷却水を循環させるために用いるウォーターポンプを電動機によって駆動するものが提案されている（例えば特許文献１）。内燃機関によってウォーターポンプを駆動させる場合、ウォーターポンプの吐出量は内燃機関の機関回転数に依存する。しかし、電動機によってウォーターポンプを駆動する場合には、内燃機関への依存から解放されるため、冷却制御の自由度が大きくなる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２６８７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示されている技術では、電動機によって駆動されるウォーターポンプで、動力源である内燃機関の運転領域全域にわたって冷却能力を確保するためには、電動機には大きい出力が要求される。その結果、電動機の寸法が大きくなって、限られたスペースに搭載することが困難になったり、他の機器の配置にも制約が生じたりする。一方、電動機を小型化すると、特に動力源である内燃機関が高負荷で運転されている場合に冷却能力が不足するおそれがある。
【０００５】
そこで、この発明は上記に鑑みてなされたものであり、限られた設置スペースでも搭載でき、かつ動力源の全運転領域において冷却能力を確保できる補機駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る補機駆動装置は、電動機によって駆動されて、車両に搭載される空気調和装置用の冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機を駆動する前記電動機によって駆動され、かつ車両に搭載される機器のうち、冷却が必要な冷却対象機器を冷却するための冷却用流体を循環させる流体循環手段と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
この補機駆動装置は、空気調和装置に備えられて冷媒を圧縮する圧縮機の駆動源と、冷却対象である動力源を冷却するための冷却用流体を循環させる流体循環手段の駆動減とを、同一の電動機によって共用する。これによって、圧縮機を駆動するための駆動源と、流体循環手段とを駆動するための駆動源とを別個に用意する必要はないので、限られたスペースであっても搭載することができる。また、前記電動機は、圧縮機を駆動するために大きな出力を有するので、動力源の全運転領域において冷却能力を確保できる。
【０００８】
次の本発明に係る補機駆動装置は、前記補機駆動装置において、少なくとも前記電動機と前記圧縮機との間には、前記圧縮機へ伝達される駆動力を断続する、圧縮機用の動力断続手段が備えられることを特徴とする。
【０００９】
次の本発明に係る補機駆動装置は、前記補機駆動装置において、さらに、前記電動機と流体循環手段との間には、前記流体循環手段へ伝達される駆動力を断続する、流体循環手段用の動力断続手段が備えられることを特徴とする。
【００１０】
次の本発明に係る補機駆動装置は、前記補機駆動装置において、前記電動機と前記圧縮機との間、又は前記電動機と流体循環手段との間のうち少なくとも一方には、前記電動機の回転数を変更して伝達する電動機回転数変更手段が設けられることを特徴とする。
【００１１】
次の本発明に係る補機駆動装置は、前記補機駆動装置において、前記電動機と前記圧縮機との間、又は前記電動機と流体循環手段との間のうち少なくとも一方には、前記電動機の回転数を変更して伝達し、かつ前記電動機の回転数の変速比を変更可能な変速比可変手段が設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る補機駆動装置は、限られた設置スペースでも搭載でき、かつ動力源の全運転領域において冷却能力を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。本発明は、同一の燃焼室に複数の点火プラグを備える内燃機関であれば適用できるが、特に乗用車やバス、あるいはトラック等の車両に搭載されるものに対して好ましく適用できる。
【００１４】
本発明に係る補機駆動装置の冷却対象は、例えば、車両に搭載されて動力源となる内燃機関や、いわゆるハイブリッド車両に搭載される発電機及び動力源としての電動機、あるいは電気自動車に搭載される動力源としての電動機やその制御装置等があげられる。以下においては、内燃機関を冷却対象として説明するが、ハイブリッド車両に搭載される発電機及び動力源としての電動機等を排除するものではなく、これらの冷却対象に対しても本発明は適用できる。
【実施例１】
【００１５】
実施例１は、冷却対象を冷却するための冷却流体を循環させる流体循環手段（例えばウォーターポンプ）と、車両に搭載される空気調和装置に備えられる圧縮機とを、同一の電動機で駆動する点に特徴がある。
【００１６】
図１は、この実施例に係る補機駆動装置を内燃機関に適用した例を示す説明図である。この実施例において、内燃機関１は、乗用車やトラック等の車両に搭載されて動力源となる。内燃機関１は、その運転中に熱を発生するため、冷却用流体（例えば水）で冷却する。この実施例に係る補機駆動装置１００は、内燃機関１の冷却系に備えられる流体循環手段であるウォーターポンプ１０と、内燃機関１が搭載される車両に搭載される空気調和装置（以下空調装置という）１１０が備える圧縮機２０と、両者に共通の駆動源となる電動機７とを含む。
【００１７】
内燃機関１の冷却系は、ウォーターポンプ１０、サーモスタット５、ラジエーター１１及びこれらをつなぐ冷却水流路１８を含んで構成される。内燃機関１は、気筒を格納するシリンダブロック２やシリンダヘッド３の内部に設けられる冷却水通路に、冷却用流体である冷却水を流して、発生する熱を前記冷却水へ移動させる。なお、この内燃機関１は過給機４を備えるが、過給機４も、内燃機関１の冷却水によって冷却される。
【００１８】
ウォーターポンプ１０は、電動機７によって駆動されて、内燃機関１や過給機４を冷却する冷却水を、内燃機関１の冷却系内で循環させる。内燃機関１の冷間始動時において、冷却水の温度が適正な値に上昇するまで、内燃機関１は暖機運転される。このときには、サーモスタット５が閉弁しているので、冷却水はラジエーター１１をバイパスして流れる（図１中の実線で示す冷却水流路１８）。これによって、冷却水の温度を適正な値まで迅速に上昇させる。内燃機関１の冷却水の温度が適正な値まで上昇したら、サーモスタット５が開弁する。すると、内燃機関１の冷却水は、放熱手段であるラジエーター１１を通って流れ（図１中の破線で示す冷却水流路１８）、冷却水の熱は、ラジエーター１１から大気中へ放熱される。なお、ラジエーター１１の前方Ｌには、空調装置１１０が備える蒸発器２３が配置されている。
【００１９】
空調装置１１０は、圧縮機２０と、凝縮器２１と、膨張弁２２と、主として冷房に用いられる蒸発器２３と、主として暖房に用いられるヒータコア２４とを含んで構成される。蒸発器２３とヒータコア２４とは空調ユニット６を構成し、車両室内へ導入される空気の温度や湿度を調整する。圧縮機２０と、凝縮器２１と、膨張弁２２と、蒸発器２３とは、それぞれ冷媒配管２５で接続されて、冷媒回路を構成する。この冷媒回路内は冷媒が循環している。そして、前記冷媒は、冷媒回路を構成する圧縮機２０や凝縮器２１等の機器において、冷媒の相を変化させながら循環する。
【００２０】
空調ユニット６が備える蒸発器２３は熱交換器であり、膨張弁２２で断熱膨張した冷媒が導入され、蒸発する。冷媒が蒸発するときには気化熱を奪うので、蒸発器２３の温度は低下する。これによって、蒸発器２３を通過する空気を冷却する。空調ユニット６が備えるヒータコア２４は熱交換器であり、内燃機関１や過給機４を冷却した後の冷却水が導かれて、車両室内へ導入される空気を加熱する。空調ユニット６内では蒸発器２３によって冷却される空気と、ヒータコア２４によって加熱される空気との混合割合を変化させて、車両室内の温度を調整する。次に、この実施例に係る補機駆動装置１００について、詳細に説明する。
【００２１】
図２は、この実施例に係る補機駆動装置を示す説明図である。内燃機関１は車両に搭載されてこれを駆動する。すなわち、内燃機関１は、搭載される車両の動力源となる。ここで、内燃機関１を運転するにあたっては、冷却水Ｗを循環させるウォーターポンプ１０や、内燃機関１の潤滑油を循環させるオイルポンプ等が必要になる。また、内燃機関１が搭載される車両を運転するにあたっては、パワーステアリングに油圧を供給するパワーステアリングポンプや、オートマチックトランスミッションを制御するための油圧を発生させるためのオイルポンプが必要になる。さらに、車両に空調装置１１０が搭載される場合、空調装置１１０内に冷媒Ｆを循環される圧縮機２０等が必要となる。
【００２２】
このように、内燃機関１が搭載された車両の直接の動力源は内燃機関１であるが、前述したように、内燃機関１が搭載された車両を運転するにあたって必要となる機器類があり、これらを補機（車両補機）という。この実施例に係る補機駆動装置１００は、このような補機を駆動するものであり、特に、内燃機関１の冷却水Ｗを、内燃機関１の冷却系内で循環させるウォーターポンプ１０と、空調装置１１０内に冷媒Ｆを循環させる圧縮機２０を駆動の対象とするものである。
【００２３】
この実施例に係る補機駆動装置１００は、図２に示すように、補機である圧縮機２０と、同じく補機であるウォーターポンプ１０とは、同一の電動機７によって駆動される。すなわち、圧縮機２０及びウォーターポンプ１０の駆動源は、同一の電動機７によって共用化される。これによって、圧縮機２０を駆動するための駆動源と、ウォーターポンプ１０を駆動するための駆動源とを別個に用意する必要はないので、限られたスペースであっても容易に搭載することができる。すなわち、補機駆動装置１００を搭載する際の自由度が向上する。同時に、補機駆動装置１００の質量低減、製造コスト低減を図ることができ、また、駆動源の個数が少なくなるので、保守、点検の手間も軽減できる。
【００２４】
また、空調装置１１０の圧縮機２０を駆動するためには、ある程度の出力が必要であり、これはウォーターポンプ１０を駆動するための出力よりも大きい。したがって、圧縮機２０を駆動できる電動機７によってウォーターポンプ１０を駆動すれば、動力源である内燃機関１が高負荷で運転されていても、十分な冷却水を循環させることにより十分な冷却能力を確保できる。その結果、この実施例に係る補機駆動装置１００では、動力源である内燃機関１の全運転領域において、十分な冷却能力を確保できる。
【００２５】
このように、この実施例に係る補機駆動装置１００は、空調装置１１０の圧縮機２０を電動機７によって駆動する場合、圧縮機２０を駆動する電動機７をウォーターポンプ１０の駆動源にも用いることで、省スペース化及び十分な冷却能力の確保を両立させる。また、一般に、車両に搭載される空調装置の圧縮機を電動機で駆動する場合、十分な出力を確保するため、前記電動機を駆動する電源は高電圧（数１０Ｖ〜数１００Ｖ）のものを用いる。これによって、車両に搭載される空調装置の圧縮機が電動機で駆動される場合には、比較的寸法の小さい電動機であっても大きな出力を得ることができる。その結果、この実施例に係る補機駆動装置１００では、さらに省スペース化を図ることができる。
【００２６】
空調装置の圧縮機を電動機で駆動する車両は、例えば、内燃機関と駆動用電動機とを備えるいわゆるハイブリッド車両や、いわゆる電気自動車がある。また、いわゆるアイドリングストップ機能を有する車両において、信号待ち等でアイドリングを停止している間にも空調装置を作動させたい要求がある場合にも、空調装置の圧縮機を電動機で駆動する。この実施例に係る補機駆動装置は、このような車両に対して、特に好ましく適用できる。
【００２７】
圧縮機２０と電動機７とは、圧縮機用の動力断続手段である圧縮機用クラッチ８Ｃを介して接続されている。また、ウォーターポンプ１０と電動機７とは、流体循環手段用の動力断続手段であるウォーターポンプ用クラッチ８Ｗを介して接続されている。一般的に、空調装置用の圧縮機は、車両が低速で走行している場合のように、凝縮器へ導かれる風が少ない場合に大きい出力が要求される。すなわち、かかる場合に圧縮機を駆動する負荷は大きくなる。
【００２８】
一方、内燃機関の冷却水を循環させるウォーターポンプは、内燃機関が高負荷で運転されているとき、あるいは車両が高速で走行しているときに、大きな流量が要求される。すなわち、かかる場合に圧縮機を駆動する負荷は大きくなる。このように、圧縮機とウォーターポンプとでは、これらを駆動する負荷が大きくなる領域が異なる。
【００２９】
この実施例に係る補機駆動装置のように、圧縮機用及び流体循環手段用の動力断続手段を介して圧縮機２０と電動機７及びウォーターポンプ１０と電動機７とを接続すれば、圧縮機２０又はウォーターポンプ１０に大きな駆動負荷が要求される領域に応じて、駆動負荷が小さい方を電動機７から切り離すことができる。これによって、圧縮機２０又はウォーターポンプ１０の使用領域に応じて、最適な空調性能あるいは内燃機関１の冷却性能を発揮させることができる。
【００３０】
圧縮機用クラッチ８Ｃ、及びウォーターポンプ用クラッチ８Ｗは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０に接続されており、この内部に備えられる補機制御装置によって制御される。また、電動機７は、ドライバ７Ｄを介してＥＣＵ３０に接続されている。そして、電動機７の動作は、ＥＣＵ３０によって制御される。また、圧縮機用クラッチ８Ｃ、ウォーターポンプ用クラッチ８Ｗ及び電動機７の動作を制御するため、ＥＣＵ３０には、冷却水温センサ４１及び空調装置コントロールパネル２６が接続されている。ＥＣＵ３０は、冷却水温センサ４１から冷却水温度を取得し、空調装置コントロールパネル２６の空調スイッチ２６ｓから空調装置１１０の運転情報を取得する。
【００３１】
図３−１、図３−２は、この実施例に係る補機駆動装置の他の例を示す説明図である。この例に係る補機駆動装置１００ａは、電動機７とウォーターポンプ１０との間に電動機回転数変更手段である回転数変更装置９を備える（図３−１）。この実施例において、回転数変更装置９は、遊星歯車装置である。また、この変形例に係る補機駆動装置１００ｂは、電動機７と圧縮機２０との間に回転数変更装置９を備える（図３−２）。なお、この変形例においては、補機駆動装置１００ａ、１００ｂの構成に限られず、電動機７とウォーターポンプ１０との間、又は電動機７と圧縮機２０との間のうち、少なくとも一方に回転数変更装置９を備えればよい。
【００３２】
実施例１においては、同一の電動機７で圧縮機２０とウォーターポンプ１０とが駆動されるが、この例に係る構成により、圧縮機２０とウォーターポンプ１０とを異なる回転数で駆動することができる。これによって、圧縮機２０及びウォーターポンプ１０を、適切な回転数（例えば最高効率が得られる回転数）で駆動することができるので、圧縮機２０及びウォーターポンプ１０の性能を十分に発揮させることができる。
【００３３】
また、一般に、ウォーターポンプは、キャビテーションを抑制するという観点から、高回転での運転は避けられることが多い。このため、回転数変更装置９を備えていないと、ウォーターポンプ１０の最高回転数によって圧縮機２０の回転数が制限されてしまう。しかし、この例によれば、回転数変更装置９によって、圧縮機２０とウォーターポンプ１０との回転数を、それぞれ最適な回転数に設定できるので、ウォーターポンプ１０におけるキャビテーションを抑制しつつ、圧縮機２０の性能を十分に発揮させることができる。
【００３４】
次に、この実施例に係る補機制御装置について説明する。図４は、この実施例に係る補機制御装置を示す説明図である。この実施例に係る内燃機関の始動制御は、この実施例に係る補機制御装置３０Ｃによって実現できる。図４に示すように、補機制御装置３０Ｃは、ＥＣＵ３０に組み込まれて構成されている。ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）３０Ｐと、記憶部３０Ｍと、入力及び出力ポート３６、３７と、入力及び出力インターフェイス３８、３９とから構成される。
【００３５】
なお、ＥＣＵ３０とは別個に、この実施例に係る補機制御装置３０Ｃを用意し、これをＥＣＵ３０に接続してもよい。そして、この実施例に係る内燃機関の始動制御を実現するにあたっては、ＥＣＵ３０が備える内燃機関１の制御機能を、前記補機制御装置３０Ｃが利用できるように構成してもよい。
【００３６】
補機制御装置３０Ｃは、駆動要求判定部３２と、駆動条件決定部３３とを含んで構成される。これらが、この実施例に係る内燃機関の始動制御を実行する部分となる。この実施例において、補機制御装置３０Ｃは、ＥＣＵ３０を構成するＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）３０Ｐの一部として構成される。この他に、ＣＰＵ３０Ｐには、補機駆動装置１００が備える電動機７や圧縮機用クラッチ８Ｃ等に指令を送り、これらの動作を制御する制御部３４が含まれている。
【００３７】
ＣＰＵ３０Ｐと、記憶部３０Ｍとは、バス３５1〜３５3を介して、入力ポート３６及び出力ポート３７を介して接続される。これにより、補機制御装置３０Ｃを構成する駆動要求判定部３２と駆動条件決定部３３とは、相互に制御データをやり取りしたり、一方に命令を出したりできるように構成される。また、補機制御装置３０Ｃは、ＥＣＵ３０が有する内燃機関１の運転制御データを取得してこれを利用することができる。また、補機制御装置３０Ｃは、この実施例に係る内燃機関の始動制御をＥＣＵ３０が予め備えている運転制御ルーチンに割り込ませたりすることができる。
【００３８】
入力ポート３６には、入力インターフェイス３８が接続されている。入力インターフェイス３８には、冷却水温センサ４１、空調スイッチ２６ｓその他の、補機である圧縮機２０やウォーターポンプ１０の制御に必要な情報を取得するセンサ類が接続されている。これらのセンサ類から出力される信号は、入力インターフェイス３８内のＡ／Ｄコンバータ３８ａやディジタルバッファ３８ｄにより、ＣＰＵ３０Ｐが利用できる信号に変換されて入力ポート３６へ送られる。これにより、ＣＰＵ３０Ｐは、内燃機関１の運転制御や、この実施例に係る補機制御に必要な情報を取得することができる。
【００３９】
出力ポート３７には、出力インターフェイス３９が接続されている。出力インターフェイス３９には、圧縮機用クラッチ８Ｃ、ウォーターポンプ用クラッチ８Ｗや、後述する変速比可変装置９Ｖといった、この実施例に係る補機制御に必要な制御対象が接続されている。出力インターフェイス３９は、制御回路３９1、３９2等を備えており、ＣＰＵ３０Ｐで演算された制御信号に基づき、前記制御対象を動作させる。このような構成により、前記センサ類からの出力信号に基づき、ＥＣＵ３０のＣＰＵ３０Ｐは、補機である圧縮機２０やウォーターポンプ１０を制御することができる。
【００４０】
記憶部３０Ｍには、この実施例に係る補機駆動装置の制御手順を含むコンピュータプログラムや制御マップ等が格納されている。ここで、記憶部３０Ｍは、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００４１】
上記コンピュータプログラムは、ＣＰＵ３０Ｐへすでに記録されているコンピュータプログラムと組み合わせによって、この実施例に係る補機駆動装置の制御手順を実現できるものであってもよい。また、この補機制御装置３０Ｃは、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、駆動要求判定部３２及び駆動条件決定部３３の機能を実現するものであってもよい。次に、この補機制御装置３０Ｃを用いて、この実施例に係る補機駆動装置の制御手順を説明する。なお、次の説明にあたっては、適宜図１〜図３−２を参照されたい。
【００４２】
図５は、この実施例に係る補機駆動装置の制御手順を示すフローチャートである。この実施例に係る補機駆動装置１００を制御するにあたり、補機制御装置３０Ｃが備える駆動要求判定部３２は、空調スイッチ２６ｓ（図２参照）からの信号を取得して、補機駆動装置１００が備える圧縮機２０の駆動要求があるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。圧縮機２０を駆動する場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、駆動条件決定部３３は、空調装置１１０の運転条件から、圧縮機２０の要求回転数Ｎｐ１を求める（ステップＳ１０２）。圧縮機２０を駆動しない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、駆動条件決定部３３は、圧縮機２０の要求回転数Ｎｐ１を０にする（ステップＳ１０３）。
【００４３】
次に、駆動要求判定部３２は、冷却水温センサ４１の出力を取得して、補機駆動装置１００が備えるウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）１０の駆動要求があるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ウォーターポンプ１０の駆動要求がある場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、駆動条件決定部３３は、冷却水温度Ｔｗや内燃機関１の機関回転数ＮＥ、あるいは負荷といった内燃機関１の運転条件から、ウォーターポンプ１０の要求回転数Ｎｐ２を求める（ステップＳ１０５）。圧縮機２０を駆動しない場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、駆動条件決定部３３は、ウォーターポンプ１０の要求回転数Ｎｐ２を０にする（ステップＳ１０６）。
【００４４】
次に、駆動条件決定部３３は、電動機７の最終回転数Ｎｐｆを決定する（ステップＳ１０７）。この実施例において、Ｎｐｆは、圧縮機２０要求回転数Ｎｐ１、又はウォーターポンプ１０の要求回転数Ｎｐ２のうち、大きい方とする。制御部３４は、決定された最終回転数Ｎｐｆで、補機駆動装置１００の電動機７を駆動する。
【００４５】
（変形例）
図６は、実施例１の変形例に係る補機駆動装置を示す説明図である。この変形例は、実施例１と略同様の構成であるが、圧縮機２０と電動機７との間にのみ圧縮機用クラッチ８Ｃを備え、ウォーターポンプ１０と電動機７とは直結する点が異なる。この変形例に係る補機駆動装置１００ｃにおいても、圧縮機２０及びウォーターポンプ１０の駆動源は、同一の電動機７によって共用化される。これによって、圧縮機２０を駆動するための駆動源と、ウォーターポンプ１０を駆動するための駆動源とを別個に用意する必要はないので、限られたスペースであっても容易に搭載することができる。すなわち、補機駆動装置１００を搭載する際の自由度が向上する。同時に、補機駆動装置１００の質量低減、製造コスト低減を図ることができ、また、駆動源の個数が少なくなるので、保守、点検の手間も軽減できる。次に、この変形例に係る補機駆動装置１００ｃの制御手順を説明する。
【００４６】
図７は、実施例１の変形例に係る補機駆動装置の制御手順を示すフローチャートである。この制御は、実施例１に係る補機制御装置３０Ｃによって実現できる。次の説明においては、適宜図４を参照されたい。実施例１の変形例に係る補機駆動装置１００ｃの制御を実行するにあたり、補機制御装置３０Ｃが備える駆動要求判定部３２は、空調スイッチ２６ｓ（図２参照）からの信号を取得して、補機駆動装置１００が備える圧縮機２０の駆動要求があるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。圧縮機２０を駆動する場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、駆動条件決定部３３は、空調装置１１０の運転条件から、圧縮機２０の要求回転数Ｎｐ１を求める（ステップＳ２０２）。圧縮機２０を駆動しない場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、駆動条件決定部３３は、圧縮機２０の要求回転数Ｎｐ１を０にする（ステップＳ２０３）。
【００４７】
次に、駆動条件決定部３３は、冷却水温度Ｔｗや内燃機関１の機関回転数ＮＥ、あるいは負荷といった内燃機関１の運転条件から、ウォーターポンプ１０の要求回転数Ｎｐ２を求める（ステップＳ２０４）。そして、駆動条件決定部３３は、電動機７の最終回転数Ｎｐｆを決定する（ステップＳ２０５）。この実施例において、Ｎｐｆは、圧縮機２０要求回転数Ｎｐ１、又はウォーターポンプ１０の要求回転数Ｎｐ２のうち、大きい方とする。制御部３４は、決定された最終回転数Ｎｐｆで、補機駆動装置１００の電動機７を駆動する。この変形例では、ウォーターポンプ１０と電動機７とが直結されているため、ウォーターポンプは、Ｎｐ１又はＮｐ２のうち、回転数の大きい方で駆動される。
【００４８】
以上、実施例１及びその変形例では、圧縮機及びウォーターポンプの駆動源を、同一の電動機によって共用化する。これによって、圧縮機を駆動するための駆動源と、ウォーターポンプを駆動するための駆動源とを別個に用意する必要はないので、限られたスペースであっても容易に搭載することができる。そして、補機駆動装置を搭載する際の自由度が向上する。
【００４９】
また、実施例１及びその変形例に係る補機駆動装置が備える電動機は、空調装置の圧縮機を駆動するため、ウォーターポンプの駆動に対しては出力に十分な余裕を有する。このため、実施例１及びその変形例に係る補機駆動装置は、ウォーターポンプを駆動する場合において、内燃機関等の動力源の全運転領域で、十分な冷却能力を確保できる。なお、実施例１及びその変形例で開示した構成は、以下の実施例でも適宜適用できるものとする。また、実施例１及びその変形例で開示した構成と同一の構成を備えるものは、実施例１及びその変形例の奏する作用、効果と同様の作用、効果を奏する。
【実施例２】
【００５０】
実施例２は実施例１と略同様の構成であるが、前記電動機の回転数の変速比を変更可能な変速比可変手段によって、圧縮機とウォーターポンプとを異なる回転数で駆動可能にするとともに、圧縮機とウォーターポンプとの回転数を任意に設定可能にする点が異なる。他の構成は実施例１と同様なので説明を省略する。
【００５１】
図８は、実施例２に係る補機駆動装置を示す説明図である。実施例２に係る補機駆動装置１００ｄは、ウォーターポンプ用クラッチ８Ｗとウォーターポンプ１０との間に、変速比可変手段である変速比可変装置９Ｖが設けられている。これによって、電動機７の回転数と、変速比可変装置９Ｖの変速比とを調整することで、圧縮機２０及びウォーターポンプ１０の回転数を任意に設定し、その回転数で両者を運転することができる。
【００５２】
図９−１、図９−２は、実施例２に係る補機駆動装置の他の例を示す説明図である。図９−１、図９−２に示すように、この補機駆動装置１００ｅは、電動機７と、圧縮機２０と、ウォーターポンプ１０とを並列に配置する。そして、電動機７の出力取出口と、圧縮機２０及びウォーターポンプ１０の入力口とを略同一直線上に配置して、動力伝達手段であるベルト９Ｖｂによって、電動機７からの動力を圧縮機２０及びウォーターポンプ１０に伝える。
【００５３】
電動機７の出力軸７ｓには、出力プーリー７ｐが取り付けられる。ウォーターポンプ１０の入力軸１０ｓには、ウォーターポンプ用クラッチ８Ｗを介して、入力プーリー１２が取り付けられる。また、圧縮機２０の入力軸２０ｓには、圧縮機用クラッチ８Ｃを介して、変速比可変プーリー９Ｖｐを備える変速比可変装置９Ｖが取り付けられる。そして、出力プーリー７ｐ、入力プーリー１２及び変速比可変プーリー９Ｖｐには、１本のベルト９Ｖｂが掛けられており、これによって電動機７の出力が圧縮機２０とウォーターポンプ１０とに伝達される。
【００５４】
図９−１に示すように、圧縮機２０の入力軸に取り付けられる変速比可変プーリー９Ｖｐは、第１プーリー９Ｖｐ1及び第２プーリー９Ｖｐ2を対向配置して構成される。そして、変速比可変プーリー９Ｖｐは、アクチュエータ９Ｖａによって、第１プーリー９Ｖｐ1が回転軸に平行な方向に移動できる。これによって、第１プーリー９Ｖｐ1と第２プーリー９Ｖｐ2との間隔ｈを変化させる。ベルト９Ｖｂは、第１プーリー９Ｖｐ1と第２プーリー９Ｖｐ2とに挟まれて動力を伝達するので、前記間隔ｈが変化すると、変速比可変プーリー９Ｖｐの回転軸からベルト９Ｖｂまでの距離が変化する。これによって、この変速比可変装置９Ｖでは、圧縮機２０に対する変速比を変化させることができる。
【００５５】
このとき、図９−２に示すように、ベルトテンショナー９Ｖｂｔによって、ベルト９Ｖｂの張り具合が調整される。このように、この例に係る補機駆動装置１００ｅでは、変速比可変プーリー９Ｖｐとアクチュエータ９Ｖａとで、変速比可変装置９Ｖを構成する。次に、実施例２に係る補機駆動装置１００ｄ、１００ｅ制御手順を説明する。
【００５６】
図１０は、実施例２に係る補機駆動装置の制御手順を示すフローチャートである。この制御は、実施例１に係る補機制御装置３０Ｃ（図４参照）によって実現できる。したがって、次の説明においては、適宜図４を参照されたい。実施例２に係る補機駆動装置１００ｄ、１００ｅを制御するにあたり、補機制御装置３０Ｃが備える駆動要求判定部３２は、空調スイッチ２６ｓ（図８参照）からの信号を取得して、補機駆動装置１００ｄ、１００ｅが備える圧縮機２０の駆動要求があるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。圧縮機２０を駆動する場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、駆動条件決定部３３は、空調装置１１０の運転条件から、圧縮機２０の要求回転数Ｎｐ１を求める（ステップＳ３０２）。圧縮機２０を駆動しない場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、駆動条件決定部３３は、圧縮機２０の要求回転数Ｎｐ１を０にする（ステップＳ３０３）。
【００５７】
次に、駆動要求判定部３２は、冷却水温センサ４１の出力を取得して、補機駆動装置１００ｄ、１００ｅが備えるウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）１０の駆動要求があるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。ウォーターポンプ１０の駆動要求がある場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、駆動条件決定部３３は、冷却水温度Ｔｗや内燃機関１の機関回転数ＮＥ、あるいは負荷といった内燃機関１の運転条件から、ウォーターポンプ１０の要求回転数Ｎｐ２を求める（ステップＳ３０５）。圧縮機２０を駆動しない場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、駆動条件決定部３３は、ウォーターポンプ１０の要求回転数Ｎｐ２を０にする（ステップＳ３０６）。
【００５８】
次に、駆動条件決定部３３は、電動機７の最終回転数Ｎｐｆ及び変速比可変装置９Ｖの変速比を決定する（ステップＳ３０７）。例えば、電動機７と直結される補機（ウォーターポンプ１０や圧縮機２０）の回転数と電動機７との回転数を等しくして、変速比可変装置９Ｖを介して接続される補機の回転数を、変速比可変装置９Ｖによって調整する。図８に示す補機駆動装置１００ｄでは、電動機７と直結される補機は圧縮機２０なので、電動機７の最終回転数ＮｐｆをＮｐ１とし、変速比可変装置９Ｖによってウォーターポンプの回転数をＮｐ２に調整する。図９−１、図９−２に示す補機駆動装置１００ｅでは、電動機７と直結される補機はウォーターポンプ１０なので、電動機７の最終回転数ＮｐｆをＮｐ２とし、変速比可変装置９Ｖによって圧縮機２０の回転数をＮｐ１に調整する。
【００５９】
また、電動機７と圧縮機２０との間、及び電動機７とウォーターポンプ１０との間の両方に変速比可変装置９Ｖを設け、電力を動力に変換する変換効率が最高となる回転数Ｎｐｅで電動機７を運転する。すなわち、電動機７の最終回転数Ｎｐｆを、前記回転数Ｎｐｅに固定する。そして、２個の変速比可変装置９Ｖそれぞれを用いて、圧縮機２０の回転数をＮｐ１に、ウォーターポンプ１０の回転数をＮｐ２に調整してもよい。制御部３４は、決定された最終回転数Ｎｐｆで、補機駆動装置１００の電動機７を駆動する。
【００６０】
以上、実施例２では、圧縮機及びウォーターポンプの駆動源を、同一の電動機によって共用化する。これによって、圧縮機を駆動するための駆動源と、ウォーターポンプを駆動するための駆動源とを別個に用意する必要はないので、限られたスペースであっても容易に搭載することができる。そして、補機駆動装置を搭載する際の自由度が向上する。
【００６１】
また、実施例２に係る補機駆動装置が備える電動機は、空調装置の圧縮機を駆動するため、ウォーターポンプの駆動に対しては出力に十分な余裕を有する。このため、実施例２に係る補機駆動装置は、ウォーターポンプを駆動する場合において、内燃機関等の動力源の全運転領域で、十分な冷却能力を確保できる。
【００６２】
さらに、電動機の出力は、変速比変更手段を介して圧縮機やウォーターポンプへ伝達されるので、圧縮機やウォーターポンプの回転数を、それぞれの最適な回転数において運転できる。なお、実施例２で開示した構成と同一の構成を備えるものは、実施例２の奏する作用、効果と同様の作用、効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明に係る補機駆動装置は、電動機によってウォーターポンプを駆動するものに有用であり、特に、限られた設置スペースでも搭載可能とすることに適している。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】この実施例に係る補機駆動装置を内燃機関に適用した例を示す説明図である。
【図２】この実施例に係る補機駆動装置を示す説明図である。
【図３−１】この実施例に係る補機駆動装置の他の例を示す説明図である。
【図３−２】この実施例に係る補機駆動装置の他の例を示す説明図である。
【図４】この実施例に係る補機制御装置を示す説明図である。
【図５】この実施例に係る補機駆動装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図６】実施例１の変形例に係る補機駆動装置を示す説明図である。
【図７】実施例１の変形例に係る補機駆動装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図８】実施例２に係る補機駆動装置を示す説明図である。
【図９−１】実施例２に係る補機駆動装置の他の例を示す説明図である。
【図９−２】実施例２に係る補機駆動装置の他の例を示す説明図である。
【図１０】実施例２に係る補機駆動装置の制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１  内燃機関
７  電動機
８Ｗ  ウォーターポンプ用クラッチ
８Ｃ  圧縮機用クラッチ
９  回転数変更装置
９Ｖ  変速比可変装置
１０  ウォーターポンプ
２６  空調装置コントロールパネル
２６ｓ  空調スイッチ
３０Ｃ  補機制御装置
３２  駆動要求判定部
３３  駆動条件決定部
３４  制御部
４１  冷却水温センサ
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ  補機駆動装置
１１０  空調装置
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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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９−１】
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【図９−２】
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【図１０】
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