(57)【要約】【課題】内燃機関をアイドリング運転している場合、あるいは内燃機関を低回転数にて運転している場合、補機を駆動するのに要するトルクを得るために、吸入空気と燃料とを増量する必要があり、それによって燃料を大量に消費することになり、燃費を低下させるものとなった。【解決手段】内燃機関と、発電機としても機能する電動機と、電動機に電力を供給する充電可能な電源とを備えて内燃機関を動力源として走行が可能な車両において、車両に搭載される少なくとも空気調節装置を含む補機を、内燃機関と電動機との一方により駆動する車両の補機駆動方法であり、車両が走行する場合の走行に必要な駆動力を内燃機関により出力し、かつ電動機により補機を駆動し、少なくとも電源の残存容量が補機の駆動に要する容量未満である場合に内燃機関により補機を駆動する。【選択図】図２
2008240721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、発電機としても機能する電動機と、電動機に電力を供給する充電可能な電源とを備えて、内燃機関を動力源として走行が可能な車両において、車両に搭載される少なくとも空気調節装置を含む補機を、内燃機関と電動機との一方により選択的に駆動する車両の補機駆動方法であり、
車両が走行する場合の走行に必要な駆動力を内燃機関により出力し、かつ電動機により補機を駆動し、
少なくとも電源の残存容量が補機の駆動に要する容量未満である場合に内燃機関により補機を駆動する車両の補機駆動方法。
【請求項２】
電源の残存容量が低下した場合に、電源の充放電収支がほぼ一定範囲内になるように、電動機の回生運転、電動機による補機の駆動及び内燃機関による補機の駆動を選択的に実施する請求項１記載の車両の補機駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補機を駆動する電動機を搭載する車両において、補機を効果的に駆動する車両の補機駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関のみが搭載される車両、例えば自動車においては、搭載される空気調節装置（以下、エアコンと称する）のコンプレッサやパワーステアリングのための油圧ポンプなどの補機は、内燃機関により駆動されるものが一般的である。一方、内燃機関と電動機とを搭載するハイブリッド車両においては、内燃機関が停止している間、及び内燃機関に対して加速指令が出ている場合は電動機により補機を駆動し、それ以外の運転状況にあっては、内燃機関により補機を駆動するものが知られている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−２９１７０７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、一般的に、内燃機関をアイドリング運転している場合は、最適点火時期（ＭＢＴ）にて運転せずに、トルクを抑えた状態にしている。したがって、アイドリング運転時に、補機を駆動しようとすると、補機を駆動するのに要するトルクを得るために、吸入空気と燃料とを増量する必要がある。同様なことは、内燃機関を低回転数にて運転している場合にも発生する。これは、上述のアイドリング運転時や低回転数運転時に、必要なトルクが得られるように点火時期を進角させて、急速にトルクを大きくしても内燃機関が停止しないようにするためである。
【０００４】
このように、アイドリング運転時や低回転数運転時において、特許文献１のように内燃機関により補機を駆動すると、燃料を大量に消費することになり、燃費を低下させるものとなった。このような状態は、排気量の小さい内燃機関程顕著になる傾向がある。
【０００５】
そこで本発明は、このような状態を改善することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明の車両の補機駆動方法は、内燃機関と、発電機としても機能する電動機と、電動機に電力を供給する充電可能な電源とを備えて内燃機関を動力源として走行が可能な車両において、車両に搭載される少なくとも空気調節装置を含む補機を、内燃機関と電動機との一方により選択的に駆動する車両の補機駆動方法であり、車両が走行する場合の走行に必要な駆動力を内燃機関により出力し、かつ電動機により補機を駆動し、少なくとも電源の残存容量が補機の駆動に要する容量未満である場合に内燃機関により補機を駆動することを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、電動機を作動させる電力を供給する電源の残存容量が補機の駆動に要する容量以上である場合には、補機を電動機により駆動するので、内燃機関にかかる負担が軽減される。したがって、補機を駆動するべく、吸入空気や燃料を増量することが大幅に少なくなるので、補機の駆動に伴う燃費の低下を防止することが可能になる。
【０００８】
加えて、電動機は、補機を駆動することに特化しているので、小型のものを適用することが可能になる。このため、電動機のための電源も、容量の小さい、また端子間電圧の低いものでよいので、これらが占有する搭載スペースを小さくすることが可能になる。
【０００９】
電動機の使用効率を高めるためには、電源の残存容量が低下した場合に、電源の充放電収支がほぼ一定範囲内になるように、電動機の回生運転、電動機による補機の駆動及び内燃機関による補機の駆動を選択的に実施するものが好ましい。このようなものであれば、車両の走行により得られる余剰のエネルギを電気に変換して蓄積することが可能になり、エネルギの使用効率を高くすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、以上説明したような構成であり、電動機を作動させる電力を供給する電源の残存容量が補機の駆動に要する容量以上である場合には、補機を電動機により駆動するので、内燃機関にかかる負担を軽減することができる。その結果、補機を駆動するべく、吸入空気量や燃料量を増量することが大幅に少なくなるので、補機の駆動に伴う燃費の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜３を参照して説明する。
【００１２】
この実施形態において、車両は、内燃機関１と、発電機としても機能する電動機２と、電動機２に電力を供給する充電可能な電源を構成するバッテリ３及び電力制御装置４と、内燃機関１及び補機であるエアコンのコンプレッサ５を制御する電子制御装置６とを備えている。
【００１３】
内燃機関１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなど当該分野で公知の各種のものを適用することができる。内燃機関１は、クラッチ、変速機、プロペラシャフト及び作動歯車などを介してその駆動力を駆動輪に伝達し得るようになっているとともに、空気調節装置であるエアコンのコンプレッサ５及び電動機２を、例えばベルト、プーリ及び電磁クラッチなどを組み合わせた伝達部７を介して選択的に駆動するものである。
【００１４】
電動機２は、車両の走行に必要な駆動力を出力するものではないので、車両の走行用の電動機２に比較して、出力の小さいものを採用するものであってよい。具体的には、小型の車両である場合、言い換えれば内燃機関１の排気量が大きくない場合、電動機２は例えば出力１．５ｋｗ〜２ｋｗ程度の小型のものである。この電動機２は、上述したような構成により、その出力軸２ａがエアコンのコンプレッサ５を選択的に駆動し得るようになっている。また、電動機２は、内燃機関１及び駆動輪により選択的に駆動されることにより、発電機として機能するように構成してある。
【００１５】
このように、小型の電動機２であるので、その電源となるバッテリ３についても電圧が低く容量の小さいものを適用することができる。この結果、これらが車両のエンジンルームで占有するスペースは大きくする必要がない。このため、エンジンルームが比較的小さい車両に対して最適に採用することができる。なお、バッテリ３は、電動機用のものであるので、その端子間電圧は、例えば２４Ｖ〜３６Ｖのものである。
【００１６】
電力制御装置４は、電動機２とバッテリ３との間に電気的に接続され、電動機２に電力を供給するとともに、電動機２が発電した電力によりバッテリ３を充電するように構成されている。この電力制御装置４は、電動機２の種類によりインバータあるいはＤＣ−ＤＣコンバータを備えている。さらに、電力制御装置４は、家庭などの電力線（電灯線、配電線など）から供給される交流を直流に変えてバッテリ３に供給する充電回路を含んでいる。この実施形態では、電力制御装置４は、インバータとＤＣ−ＤＣコンバータとの両方を備えており、バッテリ３から電動機２以外の電気機器、例えばヘッドライトや電子制御装置６などの、通常１２Ｖのバッテリを電源とするものに電力を供給することができように構成してある。電動機２が交流用で、インバータのみを備える電力制御装置４の場合は、電動機２のためのバッテリ３以外に電子制御装置６などのために、低圧すなわち１２Ｖのバッテリを備えるものである。この場合、内燃機関１には、その低圧のバッテリを充電するためのオルタネータを備えるものとなる。
【００１７】
電子制御装置６は、図示しないアクセルペダルの操作状態及び車両の走行状態などに基づいて内燃機関１の運転を制御するとともに、バッテリ３の残存容量を検出する充電容量センサから出力される信号に基づいて、車両が減速走行などを行っている場合に電動機２の回生運転による電力がバッテリ３に充電されるように、電力制御装置４及び内燃機関１と電動機２との機械的接続を制御する。電子制御装置６は、スロットルバルブの操作量及び／又は車両速度から減速走行であることを検出し、内燃機関１への燃料供給をその減速走行中において一時的に中止するものである。
【００１８】
電子制御装置６は、車両の走行状態に応じて、内燃機関１、電力制御装置４及び補機を制御するプログラムが格納してある。その内、電力制御装置４、したがって電動機２を制御する補機駆動プログラムの構成について、図２を交えて、以下に説明する。
【００１９】
まず、ステップＳ１において、バッテリ３の残存容量が設定値以上であるか否かを判定する。設定値は、電動機２がエアコンのコンプレッサ５を駆動できる駆動力を出力するのに必要な値に設定されるものである。ステップＳ２において、エアコンがオンであるか否かを判定する。エアコンがオフであると判定した場合は、制御を終了する。一方、エアコンがオンであると判定した場合は、ステップＳ３において電動機２によりエアコンのコンプレッサ５を駆動する。
【００２０】
ステップＳ１において、バッテリ３の残存容量が設定値未満であると判定した場合は、ステップＳ４において、車両が減速走行であるか否かを判定する。減速走行であると判定した場合は、ステップＳ５により電動機２を回生運転して、バッテリ３に充電を行う。この場合、電動機２は、内燃機関１又は駆動輪により駆動される。減速走行でないと判定した場合は、ステップＳ６においてエアコンがオンか否かを判定する。そして、エアコンがオンであると判定した場合は、ステップＳ７において内燃機関１によりエアコンのコンプレッサ５を駆動する。すなわち、電動機２とエアコンのコンプレッサ５との機械的な接続を切断し、代わって内燃機関１の駆動力がエアコンのコンプレッサ５にも伝達されるように内燃機関１とコンプレッサ５とを機械的に接続する。エアコンがオンでない場合は、制御を終了する。
【００２１】
このような構成において、車両が走行する以前に、バッテリ３は充電を完了しておくものとする。すなわち、電力制御装置４は、充電回路を備えているので、車両が例えばガレージに駐車してある間に、家庭のコンセントに電力制御装置４を電気的に接続することでバッテリ３を充電する。したがって、バッテリ３の残存容量は満量の状態であり、設定値以上あるものである。この状態において車両が走行し、エアコンが使用される（オンとなる）と、制御は、ステップＳ１〜ステップＳ３を実行して、電動機２がエアコンのコンプレッサ５を駆動するものである。そして、車両の走行は、内燃機関１の駆動力により行われる。
【００２２】
このようにコンプレッサ５を電動機２により駆動するので、例えば信号や駐車場などで内燃機関１がアイドリング運転状態になったとしても、内燃機関１に対してエアコンのコンプレッサ５が負荷になっていないために、吸入空気や燃料の増量を実施する必要がない。したがって、内燃機関１の燃費が低下することを防止することができる。また、夜間など長時間にわたって車両を使用しない場合にバッテリ３を充電できるので、車両の使用時に電動機２のみによりエアコンのコンプレッサ５を駆動することができる状態を高くすることができる。
【００２３】
これに対して、走行を継続することでバッテリ３の残存容量が少なくなり、車両が減速走行を実施している場合は、ステップＳ４及びステップＳ５を実行して、電動機２を回生運転して、つまり電動機２を内燃機関１によりあるいは駆動輪により駆動して、電動機２を発電機として機能させる。電動機２が発電した電力は、電力制御装置４を介してバッテリ３を充電するものである。
【００２４】
この場合、バッテリ３の充放電収支がほぼ一定範囲内になるように、充電を制御するものである。言い換えれば、バッテリ３は、常時、残存容量が上述の設定値を中心とした状態で推移するように充電されるものである。したがって、走行時の余剰の機械エネルギを有効利用することができ、バッテリ３を常に電動機２の電源とすることができる。
【００２５】
そして、このように電動機２を回生運転している間にエアコンがオンである場合は、ステップＳ６及びステップＳ７を実行して内燃機関１によりエアコンのコンプレッサ５を駆動する。この場合、減速走行中であるので、燃料の供給は一時的に中止つまり燃料カットしている。このため、燃費は低下するものではない。しかもこのようにバッテリ３の残存容量が少なくなった状態であっても、極端な場合残存容量がほぼない場合であっても、走行中にあってはエアコンによる冷暖房ができるものである。
【００２６】
また、走行終了後、バッテリ３が電動機２を駆動し得るに十分な容量を残存している場合、次回の走行の前に、停車中において、室内を冷暖房することができる。つまり、基本的に、電動機２によりエアコンのコンプレッサ５を駆動するものあるので、内燃機関１が作動していなくても冷暖房を実施することができるものである。この場合、電子制御装置６が、無線による遠隔制御回路を備え、その遠隔制御回路に信号を送信する遠隔制御送信機を組み合わせる構成とすればよい。
【００２７】
なお、上述の実施形態においては、電力制御装置４が充電回路を備えるものを説明したが、家庭やガソリンスタンドなどにある据置型の充電器を使用するように構成するものであってよい。
【００２８】
加えて、充電容量センサに代えて、バッテリ３の充放電電流及び端子電圧を測定しておき、充放電電流の積算値及び端子電圧に基づいて残存容量を推定（検出）するものであってよい。このようなバッテリ３の残存容量の検出方法は、前述のものに限らず、当該分野で広く知られているものを適宜採用するものであってよい。
【００２９】
また、上述の実施形態にあっては、残存容量が設定値未満になった場合に、バッテリ３の充放電収支がほぼ一定範囲内になるように電動機２を回生運転して、電動機２によりエアコンのコンプレッサ５を駆動するものを説明したが、残存容量がエアコンのコンプレッサ５を駆動するに十分でない場合には、残存容量が所定容量に回復するまで、電動機２によるエアコンのコンプレッサ５の駆動を禁止するように構成してもよい。
【００３０】
加えて、バッテリ３が満充電でない限り、つまりは充電し得る余地がバッテリ３にある場合は、減速走行時においては電動機２を回生運転して、バッテリ３の充電状態を常に残存容量が設定値以上の状態に維持する構成であってよい。この場合の制御について、図３を交えて説明する。
【００３１】
まず、バッテリ３の残存容量（電池残量）が設定値以上か否かを判定する（ステップＳ１０１）。設定値は、上述の実施形態同様に、電動機２によりエアコンのコンプレッサ５を駆動するに十分な容量に対応して設定する。残存容量が設定値以上ある場合は、エアコンが作動している（オン）か否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００３２】
エアコンが作動している場合は、車両が、減速して走行しているか否かを判定し（ステップＳ１０３）、減速走行をしていると判定した場合は、内燃機関１によりコンプレッサ５を駆動する（ステップＳ１０４）これに対して、減速走行中でない場合は、電動機２を回生運転できないので、電動機２によりコンプレッサ５を駆動する（ステップＳ１０５）。この場合には、他の補機にもバッテリ３から電力を供給するものであり、オルタネータは作動させない（ステップＳ１０６）。このように、エアコンが作動している場合は、走行状態つまり減速走行であるか否かに応じて内燃機関１と電動機５とのいずれかにてコンプレッサ５を駆動するものである。
【００３３】
これに対して、エアコンが作動していない場合は、減速走行中か否かを判定し（ステップＳ１０７）、減速走行中である場合は、電動機５を回生運転し得るので、バッテリ３の状態を判断する。すなわちバッテリ３の残存容量が満充電未満か否かを判定し（ステップＳ１０８）、満充電状態でない場合、つまり残存容量が満充電を下回っている場合は電動機５を回生運転させる（ステップＳ１０９）。一方、電動機２を回生運転している場合は、内燃機関１によりコンプレッサ５を駆動しているので、内燃機関１がオルタネータをも駆動しており、よってオルタネータにより他の補機に電力を供給する（ステップＳ１１０）。
【００３４】
このように、バッテリ３の残存容量が設定値以上である場合に、エアコンが作動中で、減速走行中で、かつ、残存容量が満充電を下回っている場合、及びエアコンは作動していないが、減速走行中で、かつ、残存容量が満充電を下回っている場合は、電動機５を回生運転するものである。
【００３５】
これに対して、バッテリ３の残存容量が設定値未満であると判定した場合は、エアコンが作動中であるか否かを判定し（ステップＳ１１１）、エアコンが作動中であると判定した場合は内燃機関１によりエアコンのコンプレッサ５を駆動する（ステップＳ１１２）。この後、及びエアコンは作動していないと判定した場合は、減速走行中であるか否かを判定し（ステップＳ１１３）、減速走行中であると判定した場合に、残存容量が満充電未満であれば電動機２を回生運転する（ステップＳ１１４、ステップＳ１１５）。
【００３６】
そして、内燃機関１によりエアコンのコンプレッサ５を駆動して、電動機２を回生運転しているので、回生運転実施中及び回生運転を実施しない減速走行中でない場合は、オルタネータにより他の補機に電力を供給するものである（ステップＳ１１６）。
【００３７】
このように、車両の走行状態及びバッテリ３の充電状態に応じて電動機２を回生運転するので、効率よくバッテリ３を充電することができる。すなわち、バッテリ３に電動機２が補機であるエアコンのコンプレッサ５を駆動し得るに十分な残存容量がある場合であっても、その時の走行が減速であり、かつバッテリ３の残存容量が満充電から低下している場合は、電動機２を回生運転して、バッテリ３を充電するものである。したがって、車両を使用中に、頻繁にバッテリ３を充電することができ、しかも電動機２による補機の駆動が可能な充電状態を維持し得るので、内燃機関１による補機の駆動機会を少なくして燃費を向上させることができる。また、このような構成によれば、上述した充電回路を省略することも可能であり、走行前にバッテリ３を充電する作業も省略することができる。
【００３８】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態の概略構成説明図。
【図２】同実施形態の制御手順を示すフローチャート。
【図３】同実施例の変形例における制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４０】
１…内燃機関
２…電動機
３…バッテリ
５…コンプレッサ
６…電子制御装置
【図１】
2008240721.tif 000003
【図２】
2008240721.tif 000004
【図３】
2008240721.tif 000005