(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１１）の駆動軸（３１）に取り付けられている駆動軸プーリ（２１）と、電子制御可能なモータ（１３）と、前記モータのモータ軸（１６）に取り付けられているモータ軸プーリ（２５）と、少なくとも前記駆動軸プーリと前記モータ軸プーリとに掛け回されているベルト（２６）と、前記モータ軸の回転数であるモータ回転数を検出可能なモータ回転数検出部（５２）と、を備える前記内燃機関を制御する制御装置（５１）であって、
前記モータの出力トルクをモータトルクとし、現状のモータ回転数と目標モータ回転数（Ｎｍｔ）との差をモータ回転数ずれ量（ΔＮｍ）とすると、
要求モータトルク（Ｔｍｒ）を算出する第１要求値算出手段（５４）と、
現状のモータトルクよりも大きいモータトルクであり、かつ、モータ回転数ずれ量が発生しつつも前記モータの効率が現状の効率よりも高くなるモータトルクを目標モータトルク（Ｔｍｔ）に設定する第１目標値設定手段（５５）と、
目標モータトルクが要求モータトルクよりも小さいか否かを判定する第１トルク判定手段（５６）と、
目標モータトルクが要求モータトルクよりも小さいと判定された場合にはモータトルクを目標モータトルクまで上げ、目標モータトルクが要求モータトルク以上であると判定された場合にはモータトルクを要求モータトルクまで上げる第１トルク制御手段（５７）と、
前記第１トルク制御手段によるトルク制御の後、モータ回転数ずれ量が所定の第１許容量（ΔＮｍｐ）以下になるまで前記第１目標値設定手段による目標モータトルクの再設定を待機させる第１待機手段（５８）と、
を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
一方の軸がモータ回転数を表し他方の軸がモータトルクを表す座標系において前記モータの効率が等しい点を結ぶ複数の等効率曲線（ＣＬ１〜ＣＬ５）を含むマップを予め記憶している記憶手段（５３）をさらに備え、
要求モータトルクを算出する時点でのモータトルクを初回モータトルク（Ｔｍ０）とすると、
前記第１目標値設定手段は、モータトルクを初回モータトルクから要求モータトルクまで一度に上げるときのモータ回転数ずれ量である最大モータ回転数ずれ量（ΔＮｍｍａｘ）を算出し、要求モータトルクと初回モータトルクとの差を最大モータ回転数ずれ量で割った値であるトルク変化率（α）を算出し、前記マップ上で現状の動作点を通り且つ傾きがトルク変化率と一致する直線（ＳＬ１〜ＳＬ９）と等効率曲線との交点（ｐ１〜ｐ９）、に対応するモータトルクを目標モータトルクに設定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記第１目標値設定手段は、前記交点に対応するモータトルクと現状のモータトルクとのトルク差（ΔＴｍ）が予め設定された上限値（ΔＴｍｍａｘ）を超える場合、現状のモータトルクに前記上限値を足した値を目標モータトルクに設定することを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記第１目標値設定手段は、前記交点に対応するモータトルクと現状のモータトルクとのトルク差が予め設定された下限値（ΔＴｍｍｉｎ）よりも小さい場合、現状のモータトルクに前記下限値を足した値を目標モータトルクに設定することを特徴とする請求項２または３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関の出力トルクをエンジントルクとし、前記駆動軸の回転数をエンジン回転数とし、現状のエンジン回転数と目標エンジン回転数（Ｎｅｔ）との差をエンジン回転数ずれ量（ΔＮｅ）とすると、
要求エンジントルク（Ｔｅｒ）を算出する第２要求値算出手段（６４）と、
現状のエンジントルクよりも大きいエンジントルクであり、かつ、エンジン回転数ずれ量が発生しつつも前記内燃機関の効率が現状の効率よりも高くなるエンジントルクを目標エンジントルク（Ｔｅｔ）に設定する第２目標値設定手段（６５）と、
目標エンジントルクが要求エンジントルクよりも小さいか否かを判定する第２トルク判定手段（６６）と、
目標エンジントルクが要求エンジントルクよりも小さいと判定された場合にはエンジントルクを目標エンジントルクまで上げ、目標エンジントルクが要求エンジントルク以上であると判定された場合にはエンジントルクを要求エンジントルクまで上げる第２トルク制御手段（６７）と、
前記第２トルク制御手段によるトルク制御の後、エンジン回転数ずれ量が所定の第２許容量（ΔＮｅｐ）以下になるまで前記第２目標値設定手段による目標エンジントルクの再設定を待機させる第２待機手段（６８）と、
を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関は、
前記ベルトの回転方向において前記駆動軸プーリから前記モータ軸プーリまでの間で前記ベルトの張力を調整可能な第１テンショナ（２９）と、
前記ベルトの回転方向において前記モータ軸プーリから前記駆動軸プーリまでの間で前記ベルトの張力を調整可能な第２テンショナ（２８）と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の駆動軸とモータと補機との間でベルトを用いて動力を伝達するベルト伝動システムが知られている。特許文献１には、２つのテンショナによりベルトの張力を調整するベルト伝動システムが開示されている。モータは、内燃機関の始動に際して力行作動により駆動軸を回転するスタータ機能と、回生作動により発電する発電機能とを併せ持っている。また、近年では、モータを力行作動させて内燃機関の駆動を補助するアシスト機能に注目が集まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５９５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記ベルト伝動システムにおいてモータが内燃機関の駆動を補助するとき、モータのトルクは要求トルクまで一度に上げられる。
しかしながらトルクが要求トルクまで一度に上げられると、ベルトの伸びやテンショナの揺動に起因してモータの回転数が目標値に対して増加する方へ比較的大きくずれてしまう。モータの回転数はやがて目標値に収束するものの、回転数ずれ量が大きい分、モータが効率の比較的低い領域で作動する時間が長くなり、モータの効率が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ベルト伝動システムのモータを効率よく作動させることができる制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、内燃機関の駆動軸に取り付けられている駆動軸プーリと、電子制御可能なモータと、モータのモータ軸に取り付けられているモータ軸プーリと、少なくともモータ軸プーリと駆動軸プーリとに掛け回されているベルトと、モータ軸の回転数であるモータ回転数を検出可能なモータ回転数検出部と、を備える内燃機関を制御する制御装置である。制御装置は、第１要求値算出手段、第１目標値設定手段、第１トルク判定手段、第１トルク制御手段および第１待機手段を有する。
【０００７】
モータの出力トルクをモータトルクとし、現状のモータ回転数と目標モータ回転数との差をモータ回転数ずれ量とする。第１要求値算出手段は要求モータトルクを算出する。第１目標値設定手段は、現状のモータトルクよりも大きいモータトルクであり、かつ、モータ回転数ずれ量が発生しつつもモータの効率が現状の効率よりも高くなるモータトルクを目標モータトルクに設定する。第１トルク判定手段は、目標モータトルクが要求モータトルクよりも小さいか否かを判定する。第１トルク制御手段は、目標モータトルクが要求モータトルクよりも小さいと判定された場合にはモータトルクを目標モータトルクまで上げ、目標モータトルクが要求モータトルク以上であると判定された場合にはモータトルクを要求モータトルクまで上げる。第１待機手段は、第１トルク制御手段によるトルク制御の後、モータ回転数ずれ量が所定の第１許容量以下になるまで第１目標値設定手段による目標モータトルクの再設定を待機させる。
【０００８】
このように構成することで、モータは、モータトルクが上げられた後にモータ回転数ずれ量が十分小さくなるか或いは無くなるまで待機する作動を、モータトルクが要求モータトルクに達するまで繰り返す。すなわち、モータトルクは、要求モータトルクまで一度に上げられるのではなく段階的に上げられる。このとき、モータトルクが要求モータトルクまで一度に上げられる場合と比べると、モータ回転数ずれ量が小さくなる。そのため、回転数ずれに起因するモータの効率低下をできるだけ抑えながらモータトルクを要求モータトルクまで上げることができる。これにより、モータが効率の比較的高い領域で作動する時間がより長くなる。したがって、本発明によればモータを効率よく作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態による制御装置が制御する内燃機関を示す模式図である。
【図２】図１の状態からモータが力行作動することによってベルトおよびテンショナプーリが揺動した状態のベルト伝動システムを示す模式図である。
【図３】図１の制御装置により実行される処理を説明するフローチャートの前半である。
【図４】図１の制御装置により実行される処理を説明するフローチャートの後半である。
【図５】図１の制御装置に記憶されたモータ効率マップを示す図である。
【図６】図１の制御装置に記憶されたモータ効率マップを示す図であって、図５のＶＩ部拡大図である。
【図７】図１のベルト伝動システムにおける第１区間ベルト長さと第２区間ベルト長さとの差と、要求モータトルクとの関係を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態による制御装置が制御する内燃機関を示す模式図である。
【図９】図８の制御装置により実行される処理を説明するフローチャートの前半である。
【図１０】図８の制御装置により実行される処理を説明するフローチャートの後半である。
【図１１】図８のベルト伝動システムにおける第１区間ベルト長さと第２区間ベルト長さとの差と、要求エンジントルクとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による制御装置は、図１に示す内燃機関としてのエンジンに用いられる。エンジン１１は、駆動軸としてのクランク軸３１と、モータ１３と、補機１４、１５との間でベルト伝動により動力伝達を行うベルト伝動システム１２を備えている。
【００１１】
（ベルト伝動システム）
先ず、ベルト伝動システム１２の構成について図１を参照して説明する。
図１に示すように、ベルト伝動システム１２は、駆動軸プーリ２１、補機プーリ２２、２３、モータ１３、モータ軸プーリ２５、ベルト２６、アイドラプーリ２７、第１テンショナ２９および第２テンショナ２８を備えている。
【００１２】
駆動軸プーリ２１は、クランク軸３１に固定されており、クランク軸３１と一体に回転可能である。クランク軸３１は、車両のドライブトレーンを構成する図示しない変速機およびドライブシャフト等を介して車両の駆動輪に連結される。
【００１３】
補機プーリ２２は、補機１４の入力軸３２に固定されており、入力軸３２と一体に回転可能である。本実施形態では補機１４はウォーターポンプである。
補機プーリ２３は、補機１５の入力軸３３に固定されており、入力軸３３と一体に回転可能である。本実施形態では補機１５は空調用コンプレッサである。
【００１４】
モータ１３は、力行作動および回生作動が可能なモータジェネレータである。モータ１３は、エンジン１１の始動に際して力行作動によりクランク軸３１を回転駆動するスタータ機能、力行作動によりエンジン１１の駆動を補助するアシスト機能、および、回生作動により発電する発電機能を併せ持っている。
モータ軸プーリ２５は、モータ１３のモータ軸１６に固定されており、モータ軸１６と一体に回転可能である。
【００１５】
ベルト２６は、環状であり、駆動軸プーリ２１、モータ軸プーリ２５および補機プーリ２２、２３に掛け回されている。各プーリの回転は、ベルト２６を介して他のプーリに伝達される。本実施形態では、ベルト２６の回転方向において駆動軸プーリ２１、補機プーリ２２、モータ１３および補機プーリ２３がその順で設けられている。ベルト２６は、ゴム製であり、外力が作用すると弾性変形して伸縮する。
アイドラプーリ２７は、駆動軸プーリ２１と補機プーリ２２との間に設けられている。
【００１６】
第１テンショナ２９は、ベルト２６の回転方向において駆動軸プーリ２１からモータ軸プーリ２５までの間でベルト２６の張力を調整可能である。本実施形態では、第１テンショナ２９は、補機プーリ２２とモータ軸プーリ２５との間に設けられており、ベース３４、アーム４１、テンショナプーリ４２および付勢部材３７を有する。ベース３４は、モータ１３のハウジングに固定されている。アーム４１は、基端部４３がベース３４によりモータ軸１６まわりに回転可能に支持されている。テンショナプーリ４２は、補機プーリ２２とモータ軸プーリ２５との間でベルト２６に当接しているアイドラプーリであって、アーム４１の先端部４４に回転可能に支持されており、ベルト２６に接近および離間する方向へ移動可能である。付勢部材３７は、アーム４１の先端部４４と後述のアーム３５の先端部３９との間に設けられているばねであり、テンショナプーリ４２をベルト２６に押し付けることによって当該ベルト２６の張力が増すようアーム４１を付勢している。
【００１７】
第２テンショナ２８は、ベルト２６の回転方向においてモータ軸プーリ２５から駆動軸プーリ２１までの間でベルト２６の張力を調整可能である。本実施形態では、第２テンショナ２８は、モータ軸プーリ２５と補機プーリ２３との間に設けられており、ベース３４、アーム３５、テンショナプーリ３６および付勢部材３７を有する。アーム３５は、基端部３８がベース３４によりモータ軸１６まわりに回転可能に支持されている。テンショナプーリ３６は、モータ軸プーリ２５と補機プーリ２３との間でベルト２６に当接しているアイドラプーリであって、アーム３５の先端部３９に回転可能に支持されており、ベルト２６に接近および離間する方向へ移動可能である。付勢部材３７は、テンショナプーリ３６をベルト２６に押し付けることによって当該ベルト２６の張力が増すようアーム３５を付勢している。
【００１８】
以上のように構成されたベルト伝動システム１２は、モータ１３のスタータ機能およびアシスト機能を発揮するとき、モータ１３の力行作動によるモータ軸１６の出力トルク（モータトルク）をモータ軸プーリ２５およびベルト２６を介して駆動軸プーリ２１に伝達することによって、クランク軸３１を回転駆動する。
また、ベルト伝動システム１２は、モータ１３の発電機能を発揮するとき、クランク軸３１の出力トルク（エンジントルク）を駆動軸プーリ２１およびベルト２６を介してモータ軸プーリ２５に伝達することによって、モータ軸１６を回転駆動する。
【００１９】
ベルト伝動システム１２が備える電子制御機器すなわちモータ１３は、制御装置５１により制御される。ベルト伝動システム１２は、制御装置５１がモータ１３を制御することによって作動状態が制御される。
【００２０】
（制御装置）
次に、制御装置５１について図１〜図７を参照して説明する。
図１に示す制御装置５１は、マイクロコンピュータを主体として構成されており、エンジン１１が有する各種電子制御機器および車両に設けられる各種センサと電気的に接続される。上記各種電子制御機器には、モータ１３、図示しないスロットル弁、燃料噴射装置および点火装置などが含まれる。上記各種センサには、モータ軸１６の回転数（モータ回転数）を検出可能な回転数センサ５２が含まれる。回転数センサ５２は、特許請求の範囲に記載の「モータ回転数検出部」に相当する。
【００２１】
制御装置５１は、各種センサの検出信号に基づき所定の処理を実行することによって各種電子制御機器を制御する。ベルト伝動システム１２に関して言えば、制御装置５１は、回転数センサ５２の検出信号に基づき所定の処理を実行することによってモータ１３を制御する。
【００２２】
ここで、ベルト伝動システム１２では、モータ１３がエンジン１１の駆動を補助するときモータトルクを要求モータトルクまで一度に上げる制御が行われると、図２に示すようにベルト２６の伸びやテンショナ２８、２９の揺動に起因してモータ回転数が目標モータ回転数に対して増加する方へ比較的大きくずれてしまう。モータ回転数はやがて目標モータ回転数に収束するものの、モータ回転数ずれ量が大きい分、モータ１３が効率の比較的低い領域で作動する時間が長くなり、モータ１３の効率が低下するおそれがある。
【００２３】
そこで、本実施形態では、制御装置５１は、図３および図４に示す処理を実行することによって、モータ１３がエンジン１１の駆動を補助するときのモータ１３の効率の低下を抑制する。以下に示す一連のステップの処理は、制御装置５１が起動されている間に繰り返し実行される。
【００２４】
図３の処理の実行が開始されると、先ずステップＳ１では、モータ１３によりエンジン１１の駆動を補助する要求が有るか否かが判定される。ステップＳ１の判定が肯定された場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、ステップＳ１の判定が否定された場合（Ｓ１：Ｎｏ）、処理は図３および図４のルーチンを抜ける。
【００２５】
ステップＳ２では、クランク軸３１に追加すべき追加トルクに対応するモータトルク、すなわち要求モータトルクＴｍｒが算出される。ステップＳ２のあと、処理はステップＳ３に移行する。
【００２６】
ステップＳ３では、図５に示すように横軸がモータ回転数を表し縦軸がモータトルクを表す直交座標系においてモータ１３の効率が等しい点を結ぶ複数の等効率曲線ＣＬ１〜ＣＬ５を含むマップであるモータ効率マップが読み出される。モータ効率マップは、制御装置５１が有するＲＯＭ等の記憶部５３に予め記憶されている。記憶部５３は、特許請求の範囲に記載の「記憶手段」に相当する。図５には便宜上、７５％以上の等効率曲線が５本だけ示されているが、実際には７５％以下の等効率曲線もモータ効率マップに含まれている。ステップＳ３のあと、処理はステップＳ４に移行する。
【００２７】
図３に戻って、ステップＳ２で要求モータトルクＴｍｒを算出する時点でのモータトルクを初回モータトルクＴｍ０とすると、ステップＳ４では、モータトルクを初回モータトルクＴｍ０から要求モータトルクＴｍｒまで一度に上げるときのモータ回転数ずれ量である最大モータ回転数ずれ量ΔＮｍｍａｘが算出される。
【００２８】
最大モータ回転数ずれ量ΔＮｍｍａｘは、例えば式（１）から算出される。式（１）において、Ｄｍ［ｍｍ］はモータ軸プーリ２５の直径である。また、ｔ×１０-3［ｓｅｃ］はモータ１３制御系の時定数である。また、Ｌ１［ｍｍ］は、テンショナプーリ３６が設けられている区間、すなわちモータ軸プーリ２５と補機プーリ２３との間の区間のベルト２６の長さ（第１区間ベルト長さ）である。また、Ｌ２［ｍｍ］は、テンショナプーリ４２が設けられている区間、すなわち補機プーリ２２とモータ軸プーリ２５との間の区間のベルト２６の長さ（第２区間ベルト長さ）である。第１区間ベルト長さＬ１と第２区間ベルト長さＬ２との差（Ｌ１―Ｌ２）は、図７に示すような予め求められた関係から要求モータトルクＴｍｒに基づき算出される。ステップＳ４のあと、処理はステップＳ５に移行する。
ΔＮｍｍａｘ＝６０×｛（Ｌ１−Ｌ２）／（ｔ×１０-3×Ｄｍ）｝・・・（１）
【００２９】
ステップＳ５では、要求モータトルクＴｍｒと初回モータトルクＴｍ０との差を最大モータ回転数ずれ量ΔＮｍｍａｘで割った値であるトルク変化率αが算出される。ステップＳ５のあと、処理はステップＳ６に移行する。
【００３０】
ステップＳ６では、モータ効率マップにおいて現状の動作点を通り且つ傾きがトルク変化率αと一致する直線ＳＬと等効率曲線ＣＬとの交点ｐが求められる。ステップＳ６のあと、処理はステップＳ７に移行する。
ステップＳ７では、交点ｐに対応するモータトルクと現状のモータトルクとのトルク差ΔＴｍが算出される。ステップＳ７のあと、処理はステップＳ８に移行する。
【００３１】
図４のステップＳ８では、トルク差ΔＴｍが予め設定された上限値ΔＴｍｍａｘを超えるか否かが判定される。ステップＳ８の判定が肯定された場合（Ｓ８：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ９に移行する。一方、ステップＳ８の判定が否定された場合（Ｓ８：Ｎｏ）、処理はステップＳ１０に移行する。
【００３２】
ステップＳ９では、現状のモータトルクに上限値ΔＴｍｍａｘを足した値が目標モータトルクＴｍｔに設定される。ステップＳ９のあと、処理はステップＳ１３に移行する。
ステップＳ１０では、トルク差ΔＴｍが予め設定された下限値ΔＴｍｍｉｎよりも小さいか否かが判定される。ステップＳ１０の判定が肯定された場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１１に移行する。一方、ステップＳ１０の判定が否定された場合（Ｓ１０：Ｎｏ）、処理はステップＳ１２に移行する。
【００３３】
ステップＳ１１では、現状のモータトルクに下限値ΔＴｍｍｉｎを足した値が目標モータトルクＴｍｔに設定される。ステップＳ１１のあと、処理はステップＳ１３に移行する。
ステップＳ１２では、交点ｐに対応するモータトルクが目標モータトルクＴｍｔに設定される。ステップＳ１２のあと、処理はステップＳ１３に移行する。
ステップＳ９、Ｓ１１、Ｓ１２で設定される目標モータトルクＴｍｔは、現状のモータトルクよりも大きいモータトルクであり、かつ、モータ回転数ずれ量が発生しつつもモータ１３の効率が現状の効率よりも高くなるモータトルクである。
【００３４】
ステップＳ１３では、目標モータトルクＴｍｔが要求モータトルクＴｍｒよりも小さいか否かが判定される。ステップＳ１３の判定が肯定された場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１４に移行する。一方、ステップＳ１３の判定が否定された場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、処理はステップＳ１６に移行する。
【００３５】
ステップＳ１４では、モータトルクが目標モータトルクＴｍｔまで上げられる。ステップＳ１４のあと、処理はステップＳ１５に移行する。
ステップＳ１５では、現状のモータ回転数と目標モータ回転数Ｎｍｔとの差であるモータ回転数ずれ量ΔＮｍが所定の第１許容量ΔＮｍｐ以下であるか否かが判定される。第１許容量ΔＮｍｐは、例えば回転数検出誤差程度の極小さい値に設定される。ステップＳ１５の判定が肯定された場合（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ６に移行する。一方、ステップＳ１５の判定が否定される間（Ｓ１５：Ｎｏ）、処理はステップＳ１５を繰り返す。
【００３６】
ステップＳ１６では、モータトルクが要求モータトルクＴｍｒまで上げられる。ステップＳ１６のあと、処理はステップＳ１７に移行する。
ステップＳ１７では、モータ回転数ずれ量ΔＮｍが第１許容量ΔＮｍｐ以下であるか否かが判定される。ステップＳ１７の判定が肯定された場合（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、処理は図３および図４のルーチンを抜ける。一方、ステップＳ１７の判定が否定される間（Ｓ１７：Ｎｏ）、処理はステップＳ１７を繰り返す。
【００３７】
制御装置５１は、ステップＳ２に対応する第１要求値算出部５４と、ステップＳ４〜Ｓ１２に対応する第１目標値設定部５５と、ステップＳ１３に対応する第１トルク判定部５６と、ステップＳ１４、Ｓ１６に対応する第１トルク制御部５７と、ステップＳ１５、Ｓ１７に対応する第１待機部５８とを有する。上記各部は、ＲＯＭ等に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理で実現されてもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理で実現されてもよい。
【００３８】
第１要求値算出部５４は、特許請求の範囲に記載の「第１要求値算出手段」に相当する。第１目標値設定部５５は、特許請求の範囲に記載の「第１目標値設定手段」に相当する。第１トルク判定部５６は、特許請求の範囲に記載の「第１トルク判定手段」に相当する。第１トルク制御部５７は、特許請求の範囲に記載の「第１トルク制御手段」に相当する。第１待機部５８は、特許請求の範囲に記載の「第１待機手段」に相当する。
【００３９】
図５、図６には、モータ１３がエンジン１１の駆動を補助するために制御装置５１によりモータトルクが上げられるときのモータ効率マップ上の動作点の動きの一例が示されている。
図５に示すように初回モータトルクＴｍ０が零であり、目標モータ回転数ＮｍｔがＮｍｔ１であり、要求モータトルクＴｍｒがＴｍｒ１である場合、動作点は、Ａ−ｐ１−Ｂ−ｐ２−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ｇのように移動する。
【００４０】
動作点がＣであるとき、直線ＳＬ３と等効率曲線ＣＬ３との交点ｐ３に対応するモータトルクＴｍｔ３’と現状のモータトルクＴｍｔ２とのトルク差ΔＴｍ１は、上限値ΔＴｍｍａｘよりも大きい。そのため、目標モータトルクＴｍｔは、現状のモータトルクＴｍｔ２に上限値ΔＴｍｍａｘを足した値Ｔｍｔ３に設定される。
【００４１】
図６に示すように初回モータトルクＴｍ０が零であり、目標モータ回転数ＮｍｔがＮｍｔ２であり、要求モータトルクＴｍｒがＴｍｒ２である場合、動作点は、Ｈ−ｐ５−Ｉ−Ｊ−Ｋ−ｐ７−Ｌ−Ｍ−Ｎ−Ｏ−Ｐのように移動する。
動作点がＩであるとき、直線ＳＬ６と等効率曲線ＣＬ２との交点ｐ６に対応するモータトルクＴｍｔ６’と現状のモータトルクＴｍｔ５とのトルク差ΔＴｍ２は、下限値ΔＴｍｍｉｎよりも小さい。そのため、目標モータトルクＴｍｔは、現状のモータトルクＴｍｔ５に下限値ΔＴｍｍｉｎを足した値Ｔｍｔ６に設定される。
【００４２】
また、動作点がＬであるとき、直線ＳＬ８と等効率曲線ＣＬ３との交点ｐ８に対応するモータトルクＴｍｔ８’と現状のモータトルクＴｍｔ７とのトルク差ΔＴｍ３は、下限値ΔＴｍｍｉｎよりも小さい。そのため、目標モータトルクＴｍｔは、現状のモータトルクＴｍｔ７に下限値ΔＴｍｍｉｎを足した値Ｔｍｔ８に設定される。
【００４３】
（効果）
以上説明したように、第１実施形態では、制御装置５１は、第１要求値算出部５４、第１目標値設定部５５、第１トルク判定部５６、第１トルク制御部５７および第１待機部５８を有する。第１要求値算出部５４は要求モータトルクＴｍｒを算出する。第１目標値設定部５５は、現状のモータトルクよりも大きいモータトルクであり、かつ、モータ回転数ずれ量が発生しつつもモータ１３の効率が現状の効率よりも高くなるモータトルクを目標モータトルクＴｍｔに設定する。第１トルク判定部５６は、目標モータトルクＴｍｔが要求モータトルクＴｍｒよりも小さいか否かを判定する。第１トルク制御部５７は、目標モータトルクＴｍｔが要求モータトルクＴｍｒよりも小さいと判定された場合にはモータトルクを目標モータトルクＴｍｔまで上げ、目標モータトルクＴｍｔが要求モータトルクＴｍｒ以上であると判定された場合にはモータトルクを要求モータトルクＴｍｒまで上げる。第１待機部５８は、第１トルク制御部５７によるトルク制御の後、モータ回転数ずれ量ΔＮｍが所定の第１許容量ΔＮｍｐ以下になるまで第１目標値設定部５５による目標モータトルクＴｍｔの再設定を待機させる。
【００４４】
このように構成することで、モータ１３は、モータトルクが上げられた後にモータ回転数ずれ量ΔＮｍが十分に小さくなるまで待機する作動を、モータトルクが要求モータトルクＴｍｒに達するまで繰り返す。すなわち、モータトルクは、要求モータトルクＴｍｒまで一度に上げられるのではなく段階的に上げられる。このとき、モータトルクが要求モータトルクＴｍｒまで一度に上げられる場合と比べると、モータ回転数ずれ量ΔＮｍが小さくなる。そのため、回転数ずれに起因するモータ１３の効率低下をできるだけ抑えながらモータトルクを要求モータトルクＴｍｒまで上げることができる。これにより、モータ１３が効率の比較的高い領域で作動する時間がより長くなる。したがって、第１実施形態によればモータ１３を効率よく作動させることができる。
【００４５】
ここで、第１実施形態の方法とは異なる方法でモータ回転数ずれ量を小さくしてモータの効率低下を抑制する比較形態について考える。
一つ目の方法として、テンショナ２８、２９の動きをロックするロック手段を設けてテンショナ２８、２９の揺動を防止する方法がある。しかしながら、この方法によると上記ロック手段が新たに必要になる欠点がある。
【００４６】
二つ目の方法として、テンショナ２８、２９に例えば摩擦係合装置やダンパなどの規制手段を設けてテンショナ２８、２９の揺動を抑制する方法がある。しかしながら、この方法も規制手段が新たに必要になる欠点がある。さらに、上記規制手段を設けるとテンショナ２８、２９の応答性が低くなり、モータ１３の過渡的なトルクに対してベルト２６の緩みをテンショナ２８、２９で解消することができなくなる欠点がある。
第１実施形態によれば、上記欠点が生じることなくモータ回転数ずれ量を小さくしてモータの効率低下を抑制することができる。
【００４７】
また、第１実施形態では、制御装置５１は、モータ効率マップを予め記憶している記憶部５３を有する。また、第１目標値設定部５５は、最大モータ回転数ずれ量ΔＮｍｍａｘを算出し、トルク変化率αを算出し、モータ効率マップにおいて現状の動作点を通り且つ傾きがトルク変化率αと一致する直線ＳＬと等効率曲線ＣＬとの交点ｐを算出し、交点ｐに対応するモータトルクを目標モータトルクＴｍｔに設定する。このようにして、現状のモータトルクよりも大きいモータトルクであり、かつ、モータ回転数ずれ量が発生しつつもモータ１３の効率が現状の効率よりも高くなるモータトルクを目標モータトルクＴｍｔに設定することができる。
【００４８】
また、第１実施形態では、第１目標値設定部５５は、交点ｐに対応するモータトルクと現状のモータトルクとのトルク差ΔＴｍが予め設定された上限値ΔＴｍｍａｘを超える場合、現状のモータトルクに上限値ΔＴｍｍａｘを足した値を目標モータトルクＴｍｔに設定する。これにより、モータ１３の効率が現状よりも低くなるモータトルクが目標モータトルクＴｍｔに設定されることを抑制することができる。
【００４９】
また、第１実施形態では、第１目標値設定部５５は、交点ｐに対応するモータトルクと現状のモータトルクとのトルク差ΔＴｍが予め設定された下限値ΔＴｍｍｉｎよりも小さい場合、現状のモータトルクに下限値ΔＴｍｍｉｎを足した値を目標モータトルクＴｍｔに設定する。これにより、目標モータトルクＴｍｔと現状のモータトルクとの差が小さすぎて、モータ１３が極端に細かい断続を繰り返す事態を避けることができる。
【００５０】
また、第１実施形態では、ベルト伝動システム１２は、ベルト２６の回転方向においてモータ軸プーリ２５から駆動軸プーリ２１までの間でベルト２６の張力を調整可能な第２テンショナ２８と、ベルト２６の回転方向において駆動軸プーリ２１からモータ軸プーリ２５までの間でベルト２６の張力を調整可能な第１テンショナ２９と、を備える。このようにベルト伝動システム１２が第２テンショナ２８および第１テンショナ２９を備えると、モータ１３によるトルクアシスト時にテンショナ２８、２９の揺動に起因して回転数ずれが顕著に発生するところ、第１実施形態によれば上記回転数ずれを効果的に抑制することができる。
【００５１】
［第２実施形態］
図８において、ベルト伝動システム１２では、モータ１３の回生作動中にエンジントルクを増加させるとき、エンジントルクを要求エンジントルクまで一度に上げる制御が行われると、ベルト２６の伸びやテンショナ２８、２９の揺動に起因してエンジン回転数が目標エンジン回転数に対して増加する方へ比較的大きくずれてしまう。エンジン回転数はやがて目標エンジン回転数に収束するものの、エンジン回転数ずれ量が大きい分、エンジン１１が効率の比較的低い領域で作動する時間が長くなり、エンジン１１の効率が低下するおそれがある。
【００５２】
そこで、本発明の第２実施形態では、制御装置５１は、図９および図１０に示す処理を実行することによって、モータ１３の回生作動中にエンジントルクを増加させるときのエンジン１１の効率の低下を抑制する。以下に示す一連のステップの処理は、制御装置５１が起動されている間に繰り返し実行される。
【００５３】
図９の処理の実行が開始されると、先ずステップＳ２１では、エンジントルクを増加させる要求が有るか否かが判定される。ステップＳ２１の判定が肯定された場合（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２２に移行する。一方、ステップＳ２１の判定が否定された場合（Ｓ２１：Ｎｏ）、処理は図９および図１０のルーチンを抜ける。
【００５４】
ステップＳ２２では、要求エンジントルクＴｅｒが算出される。ステップＳ２２のあと、処理はステップＳ２３に移行する。
【００５５】
ステップＳ２３では、横軸がエンジン回転数を表し縦軸がエンジントルクを表す直交座標系においてエンジン１１の効率が等しい点を結ぶ複数の等効率曲線を含むマップであるエンジン効率マップが読み出される。エンジン効率マップは、制御装置５１が有するＲＯＭ等の記憶部５３に予め記憶されている。ステップＳ２３のあと、処理はステップＳ２４に移行する。
【００５６】
図９に戻って、ステップＳ２２で要求エンジントルクＴｅｒを算出する時点でのエンジントルクを初回エンジントルクＴｅ０とすると、ステップＳ２４では、エンジントルクを初回エンジントルクＴｅ０から要求エンジントルクＴｅｒまで一度に上げるときのエンジン回転数ずれ量である最大エンジン回転数ずれ量ΔＮｅｍａｘが算出される。
【００５７】
最大エンジン回転数ずれ量ΔＮｅｍａｘは、例えば式（２）から算出される。式（２）において、Ｄｅ［ｍｍ］は駆動軸プーリ２１の直径である。また、ｔ×１０-3［ｓｅｃ］はエンジン１１制御系の時定数である。また、第１区間ベルト長さＬ１と第２区間ベルト長さＬ２との差（Ｌ１―Ｌ２）は、図１１に示すような予め求められた関係から要求エンジントルクＴｅｒに基づき算出される。ステップＳ２４のあと、処理はステップＳ５に移行する。
ΔＮｅｍａｘ＝６０×｛（Ｌ１−Ｌ２）／（ｔ×１０-3×Ｄｅ）｝・・・（２）
【００５８】
ステップＳ２５では、要求エンジントルクＴｅｒと初回エンジントルクＴｅ０との差を最大エンジン回転数ずれ量ΔＮｅｍａｘで割った値であるトルク変化率αが算出される。ステップＳ２５のあと、処理はステップＳ２６に移行する。
【００５９】
ステップＳ２６では、エンジン効率マップにおいて現状の動作点を通り且つ傾きがトルク変化率αと一致する直線ＳＬと等効率曲線ＣＬとの交点ｐが求められる。ステップＳ２６のあと、処理はステップＳ２７に移行する。
ステップＳ２７では、交点ｐに対応するエンジントルクと現状のエンジントルクとのトルク差ΔＴｅが算出される。ステップＳ２７のあと、処理はステップＳ２８に移行する。
【００６０】
図１０のステップＳ２８では、トルク差ΔＴｅが予め設定された上限値ΔＴｅｍａｘを超えるか否かが判定される。ステップＳ２８の判定が肯定された場合（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２９に移行する。一方、ステップＳ２８の判定が否定された場合（Ｓ２８：Ｎｏ）、処理はステップＳ３０に移行する。
【００６１】
ステップＳ２９では、現状のエンジントルクに上限値ΔＴｅｍａｘを足した値が目標エンジントルクＴｅｔに設定される。ステップＳ２９のあと、処理はステップＳ３３に移行する。
ステップＳ３０では、トルク差ΔＴｅが予め設定された下限値ΔＴｅｍｉｎよりも小さいか否かが判定される。ステップＳ３０の判定が肯定された場合（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３１に移行する。一方、ステップＳ３０の判定が否定された場合（Ｓ３０：Ｎｏ）、処理はステップＳ３２に移行する。
【００６２】
ステップＳ３１では、現状のエンジントルクに下限値ΔＴｅｍｉｎを足した値が目標エンジントルクＴｅｔに設定される。ステップＳ３１のあと、処理はステップＳ３３に移行する。
ステップＳ３２では、交点ｐに対応するエンジントルクが目標エンジントルクＴｅｔに設定される。ステップＳ３２のあと、処理はステップＳ３３に移行する。
ステップＳ２９、Ｓ３１、Ｓ３２で設定される目標エンジントルクＴｅｔは、現状のエンジントルクよりも大きいエンジントルクであり、かつ、エンジン回転数ずれ量が発生しつつもエンジン１１の効率が現状の効率よりも高くなるエンジントルクである。
【００６３】
ステップＳ３３では、目標エンジントルクＴｅｔが要求エンジントルクＴｅｒよりも小さいか否かが判定される。ステップＳ３３の判定が肯定された場合（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３４に移行する。一方、ステップＳ３３の判定が否定された場合（Ｓ３３：Ｎｏ）、処理はステップＳ３６に移行する。
【００６４】
ステップＳ３４では、エンジントルクが目標エンジントルクＴｅｔまで上げられる。ステップＳ３４のあと、処理はステップＳ３５に移行する。
ステップＳ３５では、現状のエンジン回転数と目標エンジン回転数Ｎｅｔとの差であるエンジン回転数ずれ量ΔＮｅが所定の第２許容量ΔＮｅｐ以下であるか否かが判定される。第２許容量ΔＮｅｐは、例えば回転数検出誤差程度の極小さい値に設定される。ステップＳ３５の判定が肯定された場合（Ｓ３５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２６に移行する。一方、ステップＳ３５の判定が否定される間（Ｓ３５：Ｎｏ）、処理はステップＳ３５を繰り返す。
【００６５】
ステップＳ３６では、エンジントルクが要求エンジントルクＴｅｒまで上げられる。ステップＳ３６のあと、処理はステップＳ３７に移行する。
ステップＳ３７では、エンジン回転数ずれ量ΔＮｅが第２許容量ΔＮｅｐ以下であるか否かが判定される。ステップＳ３７の判定が肯定された場合（Ｓ３７：Ｙｅｓ）、処理は図９および図１０のルーチンを抜ける。一方、ステップＳ３７の判定が否定される間（Ｓ３７：Ｎｏ）、処理はステップＳ３７を繰り返す。
【００６６】
制御装置５１は、ステップＳ２２に対応する第２要求値算出部６４と、ステップＳ２４〜Ｓ３２に対応する第２目標値設定部６５と、ステップＳ３３に対応する第２トルク判定部６６と、ステップＳ３４、Ｓ３６に対応する第２トルク制御部６７と、ステップＳ３５、Ｓ３７に対応する第２待機部６８とを有する。上記各部は、ＲＯＭ等に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理で実現されてもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理で実現されてもよい。
【００６７】
第２要求値算出部６４は、特許請求の範囲に記載の「第２要求値算出手段」に相当する。第２目標値設定部６５は、特許請求の範囲に記載の「第２目標値設定手段」に相当する。第２トルク判定部６６は、特許請求の範囲に記載の「第２トルク判定手段」に相当する。第２トルク制御部６７は、特許請求の範囲に記載の「第２トルク制御手段」に相当する。第２待機部６８は、特許請求の範囲に記載の「第２待機手段」に相当する。
【００６８】
以上説明したように、第２実施形態では、制御装置５１は、第２要求値算出部６４、第２目標値設定部６５、第２トルク判定部６６、第２トルク制御部６７および第２待機部６８を有する。第２要求値算出部６４は要求エンジントルクＴｅｒを算出する。第２目標値設定部６５は、現状のエンジントルクよりも大きいエンジントルクであり、かつ、エンジン回転数ずれ量が発生しつつもエンジン１１の効率が現状の効率よりも高くなるエンジントルクを目標エンジントルクＴｅｔに設定する。第２トルク判定部６６は、目標エンジントルクＴｅｔが要求エンジントルクＴｅｒよりも小さいか否かを判定する。第２トルク制御部６７は、目標エンジントルクＴｅｔが要求エンジントルクＴｅｒよりも小さいと判定された場合にはエンジントルクを目標エンジントルクＴｅｔまで上げ、目標エンジントルクＴｅｔが要求エンジントルクＴｅｒ以上であると判定された場合にはエンジントルクを要求エンジントルクＴｅｒまで上げる。第２待機部６８は、第２トルク制御部６７によるトルク制御の後、エンジン回転数ずれ量ΔＮｅが所定の第２許容量ΔＮｅｐ以下になるまで第２目標値設定部６５による目標エンジントルクＴｅｔの再設定を待機させる。
【００６９】
このように構成することで、エンジン１１は、エンジントルクが上げられた後にエンジン回転数ずれ量ΔＮｅが十分に小さくなるまで待機する作動を、エンジントルクが要求エンジントルクＴｅｒに達するまで繰り返す。すなわち、エンジントルクは、要求エンジントルクＴｅｒまで一度に上げられるのではなく段階的に上げられる。このとき、エンジントルクが要求エンジントルクＴｅｒまで一度に上げられる場合と比べると、エンジン回転数ずれ量ΔＮｅが小さくなる。そのため、回転数ずれに起因するエンジン１１の効率低下をできるだけ抑えながらエンジントルクを要求エンジントルクＴｅｒまで上げることができる。これにより、エンジン１１が効率の比較的高い領域で作動する時間がより長くなる。したがって、第２実施形態によればエンジン１１を効率よく作動させることができる。
【００７０】
［他の実施形態］
本発明の他の実施形態では、制御装置は、第１テンショナおよび第２テンショナの一方または両方を備えていないベルト伝動システムに用いられてもよい。
本発明の他の実施形態では、第１テンショナおよび第２テンショナは、振り子式に限らず、他の形式のテンショナであってもよい。
第１実施形態では、第１テンショナおよび第２テンショナは、共通の付勢部材を有していた。これに対して、本発明の他の実施形態では、第１テンショナの付勢部材および第２テンショナの付勢部材が個別に設けられてもよい。
【００７１】
本発明の他の実施形態では、第１テンショナは、駆動軸プーリと補機プーリとの間に設けられてもよい。要するに、ベルトの回転方向においてモータ軸プーリから駆動軸プーリまでの間でベルトの張力を調整可能なよう設けられればよい。
本発明の他の実施形態では、第２テンショナは、駆動軸プーリと補機プーリとの間に設けられてもよい。要するに、ベルトの回転方向において駆動軸プーリからモータ軸プーリまでの間でベルトの張力を調整可能なよう設けられればよい。
【００７２】
本発明の他の実施形態では、初回モータトルクは、零に限らず、零より大きい値であってもよい。つまり、既にモータによるトルクアシストを実施しているときにさらにモータトルクを増加させる状況においても、本発明は適用可能である。
第１実施形態では、モータ効率マップには、モータの効率５％毎の等効率曲線が含まれていた。これに対して、本発明の他の実施形態では、各等効率曲線の効率の間隔は、５％より小さくてもよいし、５％より大きくてもよい。また、各等効率曲線の効率の間隔は等間隔でなくてもよい。
【００７３】
第１実施形態では、制御装置５１は、モータ１３だけでなくエンジンの他の電子制御機器も制御するよう構成されていた。これに対して、本発明の他の実施形態では、モータを制御する制御装置とエンジンの他の電子制御機器を制御する制御装置とを分けて構成してもよい。
本発明の他の実施形態では、ベルトは、ゴム製に限らず、例えば金属製等であってもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１１・・・ベルト伝動システム      １２・・・エンジン（内燃機関）
１３・・・モータ                  １６・・・モータ軸
２１・・・駆動軸プーリ            ２５・・・モータ軸プーリ
２６・・・ベルト                  ３１・・・クランク軸（駆動軸）
５１・・・制御装置                ５２・・・回転数センサ（モータ回転数検出部）
５４・・・第１要求値算出部（第１要求値算出手段）
５５・・・第１目標値設定部（第１目標値設定手段）
５６・・・第１トルク判定部（第１トルク判定手段）
５７・・・第１トルク制御部（第１トルク制御手段）
５８・・・第１待機部（第１待機手段）
【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】
0006342787.tif 000008
【図８】
0006342787.tif 000009
【図９】
0006342787.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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