(57)【要約】【課題】本発明は、ハイブリッド式の自動車に用いて好適の、車両用コンプレッサ駆動装置に関し、エンジン運転状況に応じて最適な状態でコンプレッサを駆動できるようにする。【解決手段】エンジンの駆動軸に第１クラッチを介して回転電機を連結するとともに、回転電機に第２クラッチを介して空調装置用のコンプレッサを連結し、エンジンの回転数が所定回転数以上の場合は第１クラッチを遮断するとともに第２クラッチを接続し、回転電機４をモータ作動させてコンプレッサを回転駆動するように構成する。【選択図】　　　　図４
2004009887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの駆動軸に第１クラッチを介して連結される回転電機と、
上記回転電機に第２クラッチを介して連結される空調装置用のコンプレッサと、
上記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、
上記エンジンの回転数が所定回転数以上の場合は上記第１クラッチを遮断するとともに上記第２クラッチを接続し、上記回転電機をモータ作動させることにより上記コンプレッサを回転駆動させる制御手段とを備えた
ことを特徴とする、車両用コンプレッサ駆動装置。
【請求項２】
上記制御手段は、上記エンジンが減速燃料カット状態にある場合に、上記第１クラッチ及び上記第２クラッチを接続するとともに上記回転電機を回生作動させることにより上記コンプレッサを回転駆動させる
ことを特徴とする、請求項１記載の車両用コンプレッサ駆動装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記エンジンが加速状態にある場合に、上記第１クラッチを接続するとともに上記第２クラッチを遮断して上記回転電機をモータ作動させる
ことを特徴とする、請求項１記載の車両用コンプレッサ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド式の自動車に用いて好適の、車両用コンプレッサ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジンに回転電機（モータジェネレータ：Ｍ／Ｇ）を付設したハイブリッド式自動車が広く知られている。このようなハイブリッドシステムでは、エンジンの駆動力が不足する場合にはモータジェネレータをモータとして作動させてエンジンをアシストするとともに、エンジン出力に余裕がある場合やエンジンブレーキ時にモータジェネレータを発電機として作動させてバッテリに電力を蓄えるように構成されている。
【０００３】
図５は従来のハイブリッド式自動車の概略構成を示す模式図であって、１はエンジン、２はクラッチ、３はトランスミッション、４はモータジェネレータである。エンジン１の駆動軸１ａの一端はクラッチ２を介してトランスミッション３に接続されており、エンジン１の駆動力はトランスミッション３からデフ９を介して車輪１０に伝達される。また、モータジェネレータ４はインバータ５を介してバッテリ６に電気的に接続されており、モータジェネレータ４とエンジン１の駆動軸１ａの他端とがベルト７ａ等を介して機械的に接続されている。
【０００４】
また、エンジン１には空調装置（エアコンディショナ又はエアコンともいう）を作動させるためのコンプレッサ（エアコンコンプレッサ又はＡ／Ｃコンプレッサ）８が付設されている。図示するように、一般にコンプレッサ８もエンジン１にベルト７ｂを介して接続され、エンジン１により駆動されるようになっている。
【０００５】
ところで、一般にこのような構成のハイブリッド式自動車では、アイドルストップ機能も設けられており、交差点等において車両が停車した場合、所定の停止条件が成立するとエンジンを自動的に停止させたり（アイドルストップ）、その後、所定の再始動条件が成立するとエンジンを自動的に再始動させたりすることにより、燃料を節約したり排気エミッションを改善したりすることができる。
【０００６】
しかしながら、コンプレッサ８はエンジン１に接続されているので、車両停車時にエンジンを停止させるとエアコンも停止してしまい、車内の快適性が損なわれてしまう。
これに対して、特開平９−３２４６６８号公報には、エンジンと回転機（モータジェネレータ）とをクランククラッチを介して連結するとともに、回転機とコンプレッサとをコンプレッサクラッチを介して連結し、エンジン停止時にはクランククラッチを断、コンプレッサクラッチを接として回転機をモータ作動させることにより、エンジン停止中でも冷房性能を十分発揮させることができるようにした技術が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術では、エンジン運転中にはクランククラッチを接状態としてエンジンの駆動力でコンプレッサを駆動するように構成されているので、エンジン回転数が高い場合には必要以上にコンプレッサが駆動されるという課題があるほか、このような状況では燃費性能が悪化するという課題がある。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、エンジン運転状況に応じて最適な状態でコンプレッサを駆動するようにした、車両用コンプレッサ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の車両用コンプレッサ駆動装置は、エンジンの駆動軸に第１クラッチを介して連結される回転電機と、上記回転電機に第２クラッチを介して連結される空調装置用のコンプレッサと、上記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、上記エンジンの回転数が所定回転数以上の場合は上記第１クラッチを遮断するとともに上記第２クラッチを接続し、上記回転電機をモータ作動させることにより上記コンプレッサを回転駆動させる制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
したがって、エンジンの回転数が所定回転数以上の場合は、エンジンと回転電機との間の第１クラッチを断、回転電機とコンプレッサとの間の第２クラッチを接とし、回転電機をモータ作動させてコンプレッサを回転駆動させるので、機関により必要以上にコンプレッサが回転駆動されることを防止しながらエンジンの出力に頼ることなく回転電機によりコンプレッサを効率良く駆動することができ、エンジン出力の浪費が防止されて燃費が向上する。
【００１１】
なお、エンジン回転数が所定回転数に満たない場合は、上記第１クラッチ及び上記第２クラッチを接続するのが好ましい。これにより、エンジンの低回転数領域ではエンジンによりコンプレッサが駆動されるので、コンプレッサを効率良く駆動することができる。
また、請求項２記載の本発明の車両用コンプレッサ駆動装置は、上記請求項１に加えて、上記制御手段は、上記エンジンが減速燃料カット状態にある場合に、上記第１クラッチ及び上記第２クラッチを接続するとともに上記回転電機を回生作動させることにより上記コンプレッサを回転駆動させることを特徴としている。
【００１２】
したがって、エンジンが減速燃料カット状態にある場合は、コンプレッサはエンジンからの回転を受けて駆動されることになるため、エンジンの減速時の慣性エネルギを回転電機とコンプレッサと両方で回収することができエネルギ回収効率が向上する。これにより、エンジン出力の浪費を防止しながらエネルギ回収効率を向上させることができ燃費をより一層低減できる。
【００１３】
また、請求項３記載の本発明の車両用コンプレッサ駆動装置は、上記請求項１に加えて、上記制御手段は、上記エンジンが加速状態にある場合に、上記第１クラッチを接続するとともに上記第２クラッチを遮断して上記回転電機をモータ作動させることを特徴としている。
したがって、加速時にはコンプレッサの負荷がなくなると同時にエンジンが回転電機によりモータアシストされるため、加速性能が格段に向上する。また、コンプレッサ駆動装置を有効活用するため比較的簡素な装置で加速性能の向上と燃費低減を両立できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態にかかる車両用コンプレッサ駆動装置について説明すると、図１は本発明が適用されるハイブリッド式自動車の概略構成を示す模式図、図２は本発明の一実施形態にかかる車両用コンプレッサ駆動装置における要部の構成を示す模式図、図３はその回転電機（モータジェネレータ）の作動状態について説明する図、図４はその第１及び第２クラッチの作動状態について説明する図である。
【００１５】
図１に示すように、エンジン１の駆動軸１ａはクラッチ２を介してトランスミッション３に接続されている。また、トランスミッション３の出力軸はデフ９を介して車輪１０に接続されており、これにより、エンジン１の駆動力が車輪１０に伝達されるようになっている。
また、エンジン１の近傍には、ハイブリッド式モータジェネレータ１１が設けられている。また、このハイブリッド式モータジェネレータ１１はインバータ５及びバッテリ６に電気的に接続されるとともに、ベルト７等を介してエンジン１の駆動軸１ａの他端に機械的に接続されている。
【００１６】
ここで、図２に示すように、このハイブリッド式モータジェネレータ１１は、モータジェネレータ（回転電機）４と空調装置用のコンプレッサ８とを一体に構成したものであって、これらのモータジェネレータ４とコンプレッサ８とはクラッチ機構（第２クラッチ）１３を介して直列に配設されている。そして、このようにモータジェネレータ４とコンプレッサ８とを一体に構成することで省スペース化が図られている。また、モータジェネレータ４はやはりクラッチ機構（第１クラッチ）１２を介してエンジン１に接続されている。
【００１７】
また、図示はしないが、これらのクラッチ１２，１３の接続状態やモータジェネレータ４の作動状態を制御する制御手段（コントローラ：ＥＣＵ）が設けられており、このＥＣＵには、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ（回転数検出手段），バッテリの残存容量（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣセンサ，空調装置（エアコン）のスイッチ，車室内の温度を検出する温度センサ，車速を検出する車速センサ，アクセルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ，ドライバのブレーキ操作を検出するブレーキセンサ等の種々のセンサ（いずれも図示省略）が接続されている。
【００１８】
また、ＥＣＵではこれらのセンサ類からの検出情報に基づいて、第１，第２クラッチ１２，１３の状態をそれぞれ接続状態（オン）又は遮断状態（オフ）に制御するとともに、モータジェネレータ４をモータとして作動させたり発電機として作動させたりするようになっている。そして、このように第１，第２クラッチ１２，１３やモータジェネレータ４の作動状態を適宜制御することにより、モータジェネレータ４によりエンジン出力をアシストしたり、バッテリ６への充電や回生制動を行なったりしながらエンジン運転状況に応じて最適な状態でコンプレッサ８を駆動することができるようになっている。
【００１９】
以下、モータジェネレータ４及び第１，第２クラッチ１２，１３の制御について図３及び図４を用いて簡単に説明する。なお、本制御では、エアコンスイッチや温度センサ等の情報に基づきコンプレッサ４の作動要求があった場合、（以下、エアコン要求ありの場合という）と、コンプレッサの作動要求がなかった場合（以下、エアコン要求なしの場合という）との２通りに分けて説明し、されにそれぞれの場合について、ＳＯＣセンサからの情報に基づきＳＯＣが所定値以上の場合（以下、ＳＯＣ大という）とＳＯＣが所定値未満の場合（以下、ＳＯＣ小という）とについて説明する。
▲１▼アイドルストップ時
この場合においてエアコン要求があると、図４に示すように、ＳＯＣ大であれば第１クラッチ１２を切る（オフ）とともに、第２クラッチ１３を接続（オン）し、図３に示すように、モータジェネレータ４をモータ作動させてコンプレッサ８を駆動する。そして、これによりアイドルストップ時であってもエアコンを作動させて、快適性を損なうことがないようになっている。また、ＳＯＣ小であればバッテリ上がりのおそれがあるので、第１クラッチ１２をオン、第２クラッチ１３をオフとし、モータジェネレータ４をモータ作動させてエンジン１を起動する。なお、このときは、第２クラッチ１３をオフとすることでコンプレッサ８の駆動が一時的に中断されるが、これはエンジン１が起動するまでの僅かな間であり、快適性を損なうことはない。
【００２０】
一方、エアコン要求なしの場合は、コンプレッサ８を駆動する必要性がないので、ＳＯＣに関係なく第２クラッチ１３をオフにする。そして、ＳＯＣが大であれば第１クラッチ１２もオフにして、モータジェネレータ４を作動させずにアイドルストップ状態を維持する。また、ＳＯＣ小であればバッテリ上がりのおそれがあるので、上記のエアコン要求ありの場合と同様に、第１クラッチ１２をオンとし、モータジェネレータ４をモータ作動させることでエンジン１を起動する。
▲２▼加速時
次に、加速時について説明する。なお、ここで加速時とは、アクセル開度センサからの情報に基づきドライバが比較的大きな加速を要求している場合（例えばアクセル開度７０％以上）をいう。
【００２１】
この場合、エアコン要求の有無に関係なく、第１クラッチ１２をオン，第２クラッチ１３をオフとする。そして、ＳＯＣが大であればモータジェネレータ４をモータ作動させる。これにより、エンジン１の出力にモータ４の出力が加わり加速性能が向上する。なお、このときには加速性能を優先して、第２クラッチ１３をオフとしてコンプレッサ８の駆動を一時中断するが、これはエンジン１の加速が終了するまでの僅かな間であり、快適性を損なうことはない。
【００２２】
また、ＳＯＣ小であれば、ＳＯＣの値に応じてモータジェネレータ４を空転させたり発電機として作動させたりする。これにより、加速性能を極力低下させることなくバッテリ６のＳＯＣの低下を抑制することができる。
なお、上記のアクセル開度（７０％）以下の加速時には、第１及び第２クラッチ１２，１３をともにオンにして、コンプレッサ８を駆動しながらモータ４によりエンジン１をアシスト駆動するように構成しても良い。
▲３▼減速燃料カット時
ところで、このエンジン１では、燃費を向上させる目的でエンジン１の減速走行時において燃料供給を停止する、いわゆる減速燃料カット制御（又は単に燃料カットという）が実施可能に構成されている。
【００２３】
すなわち、ＥＣＵ内には、エンジン１の運転状態を判定する運転状態判定手段（図示省略）が設けられており、この運転状態判定手段によりエンジン１の減速状態（例えば、ドライバがアクセルペダルの踏み込みを中止し、且つエンジン回転数が所定回転速度以上の場合）が判定されると、燃料噴射が禁止されて減速燃料カット制御が実行されるようになっている。
【００２４】
そして、このような減速燃料カット時にエアコン要求があれば、ＳＯＣに関係なく、第１，第２クラッチ１２，１３をともにオンにして、モータジェネレータ４を発電機として回生作動させ、コンプレッサ８を車両の慣性エネルギにより駆動するとともに車両に制動力を付与する。つまり、このような減速燃料カット時には、ドライバはアクセルオフしているかブレーキペダル踏込み時であるので、モータジェネレータ４を回生作動させることで、車両に制動力を付与しながらバッテリ６を充電するようになっている。
【００２５】
また、エアコン要求がなければ、ＳＯＣに関係なく第１クラッチ１２をオン、第２クラッチ１３をオフにしてモータジェネレータ４を発電機として回生作動させる。つまり、この場合には、コンプレッサ８を非駆動とする以外は、上述のエアコン要求ありの場合と同様に、モータジェネレータ４を発電機として作動させることにより、回生制動力を作用させながらバッテリ６を充電するようになっている。
▲４▼定常走行時
次に、定常走行時について説明すると、この定常走行時には、エンジン回転数センサからの検出情報に基づきエンジン回転数が所定回転数未満の低速運転時であるか所定回転数以上の高速運転時であるかが判定されるとともに、低速運転時と高速運転時とで異なる制御が実行されるようになっている。
【００２６】
まず、低速運転時について説明すると、この場合にエアコン要求があると、両クラッチ１２，１３ともにオンにするとともに、ＳＯＣ大であればモータジェネレータ４を空転させてエンジン１によりコンプレッサ８を駆動する。また、ＳＯＣ小であればバッテリ６を充電するべくモータジェネレータ４を発電機として作動させるとともにエンジン１によりコンプレッサ８を駆動する。そして、このようにエンジン１の低回転域ではエンジン１によりコンプレッサ８を駆動することで、コンプレッサ８が効率良く駆動される。
【００２７】
また、低速運転時にエアコン要求がない場合には、第２クラッチ１３をオフにしてコンプレッサ８の駆動を停止する以外は、上述のエアコン要求ありと同じ制御を行なう。つまり、この場合には、第１クラッチ１２をオン、第２クラッチ１３をオフとし、ＳＯＣ大であればモータジェネレータ４を空転させ、ＳＯＣ小であればモータジェネレータ４を発電機として作動させてバッテリ６を充電する。
【００２８】
一方、高速運転時でエアコン要求ありの場合には、ＳＯＣ大であれば第１クラッチ１２をオフにするとともに第２クラッチ１３をオンにしてモータジェネレータ４をモータ作動させる。これにより、コンプレッサ８とエンジン１との間の動力伝達が遮断されるとともにコンプレッサ８はモータ４により駆動されので、高速運転時に必要以上にコンプレッサ８の回転数が高まるような事態が回避される。また、これによりエンジン１のエネルギロスが抑制されて燃費性能が向上する。
【００２９】
また、ＳＯＣ小であれば、第１クラッチ１２及び第２クラッチ１３をともにオンにするとともに、モータジェネレータ４を発電機として作動させる。これによりバッテリ６への充電とコンプレッサ８の駆動とが同時に行われる。なお、この場合にはコンプレッサ８がエンジン１により高回転で駆動されることになるが、これはＳＯＣが回復するまでの比較的短い時間であり、エネルギロスは極力抑制される。
【００３０】
また、高速運転時にエアコン要求がない場合には、低速運転時と同様に、第１クラッチ１２をオン、第２クラッチ１３をオフにしてコンプレッサ８の駆動を停止する。そして、ＳＯＣ大であればモータジェネレータ４を空転させ、ＳＯＣ小であればモータジェネレータ４を発電機として作動させてバッテリ６を充電する。
【００３１】
本発明の一実施形態に係る車両用コンプレッサは上述のように構成されているので、エンジン１の運転状態に応じてコンプレッサ８の駆動状態を最適な状態とすることができ、エネルギ効率を高めることができる。
特に、エンジン１の高速運転時において、エアコン要求があり且つバッテリ６の残存容量（ＳＯＣ）が大であると、第１クラッチ１２を遮断（オフ）するとともに且つ第２クラッチ１３を接続（オン）して、コンプレッサ８をモータ４により駆動するので、従来の技術のように、高速運転時にコンプレッサ８が必要以上に駆動されることもなく、燃費性能が向上する。
【００３２】
また、エンジン回転数が所定回転数に満たない低速運転時は、ＳＯＣに関係なく第１クラッチ１２及び第２クラッチ１３を接続してエンジン１によりコンプレッサ８を駆動するので、コンプレッサ８を効率良く駆動することができる。
また、エンジン１が減速燃料カット状態にある場合には、エアコン要求があると第１クラッチ１２及び第２クラッチ１３を接続してモータジェネレータ４を回生作動させるので、エネルギ回収効率が向上する。つまり、この場合には、コンプレッサ８がエンジン１からの回転を受けて駆動されることになるため、エンジン１の減速時の慣性エネルギをモータジェネレータ４とコンプレッサ８との両方で回収することができ、これによりエネルギ回収効率が向上する。また、エンジン出力の浪費を防止しながらエネルギ回収効率を向上させることができ燃費がより一層向上する。
【００３３】
さらに、エンジン１が加速状態にある場合に、エアコン要求があると、第１クラッチ１２を接続するとともに第２クラッチ１３を遮断してモータジェネレータ４をモータ作動させるので、加速時にはコンプレッサ負荷がなくなると同時にエンジン１がモータジェネレータ（この場合はモータ）４によりアシストされるため、加速性能が格段に向上するとともに、比較的簡素な装置で加速性能の向上と燃費低減を両立できる。
【００３４】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上述の実施形態では、モータジェネレータ（回転電機）４とコンプレッサ８とが一体となったハイブリッド式モータジェネレータを用いて説明したが、このようなハイブリッド式モータジェネレータ以外のものも適用可能である。つまり、少なくともモータジェネレータが第１クラッチを介してエンジンに連結され、且つモータジェネレータとコンプレッサとが第２クラッチを介して連結されるように構成されていればよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の車両用コンプレッサ駆動装置によれば、エンジンの運転状態に応じてコンプレッサの駆動状態を最適な状態とすることができ、エネルギ効率を高めることができる。すなわち、エンジン回転数が高い場合は、エンジンと回転電機との間の第１クラッチを断、回転電機とコンプレッサとの間の第２クラッチを接とし、回転電機をモータ作動させてコンプレッサを回転駆動させるので、エンジンにより必要以上にコンプレッサが回転駆動されることを防止しながらエンジンの出力に頼ることなく回転電機によりコンプレッサを効率良く駆動することができ、エンジン出力の浪費を防止して燃費性能が向上する。
【００３６】
また、請求項２記載の本発明の車両用コンプレッサ駆動装置によれば、エンジンが減速燃料カット状態にある場合は、上記第１クラッチ及び上記第２クラッチを接続するとともに上記回転電機を回生作動させることにより上記コンプレッサを回転駆動させるので、エネルギ回収効率が向上する。つまり、この場合には、コンプレッサは機関からの回転を受けて駆動されることになり、エンジン減速時の慣性エネルギを回転電機とコンプレッサと両方で回収することができ、エンジン出力の浪費を防止しながらエネルギ回収効率が向上するとともに、燃費性能のより一層の向上を図ることができる。
【００３７】
また、請求項３記載の本発明の車両用コンプレッサ駆動装置によれば、エンジンが加速状態にある場合に、上記第１クラッチを接続するとともに上記第２クラッチを遮断して上記回転電機をモータ作動させるので、加速時にはコンプレッサ負荷がなくなると同時にエンジンが回転電機によりモータアシストされるため、加速性能が格段に向上するほか、比較的簡素な装置で加速性能の向上と燃費低減を両立できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる車両用コンプレッサ駆動装置が適用されるハイブリッド式自動車の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる車両用コンプレッサ駆動装置のにおける要部の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる車両用コンプレッサ駆動装置の回転電機（モータジェネレータ）の作動状態について説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる車両用コンプレッサ駆動装置の第１及び第２クラッチの作動状態について説明する図である。
【図５】一般的なハイブリッド式自動車の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１　エンジン
１ａ　駆動軸
４　回転電機
８　コンプレッサ
１２　第１クラッチ
１３　第２クラッチ
【図１】
2004009887.tif 000003
【図２】
2004009887.tif 000004
【図３】
2004009887.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004009887.tif 000007