(57)【要約】【課題】車両速度に関係なく、電動発電機の動力による車両走行要求と補機装置の駆動要求とを共に満足させる。【解決手段】車両１０のフロント側には動力源としてのエンジン１４が設けられ、リア側には動力源としての電動発電機３２が設けられている。車両のリア側において、デフ連結軸３４には、電動発電機３２と空調用のコンプレッサ３３とが動力分配装置３１を介して機械的に連結されている。デフ連結軸３４とコンプレッサ連結軸３６との間にはこれらを連結又は遮断の状態に切り替える直結クラッチが設けられている。ハイブリッドＥＣＵ５２は、電動発電機３２の動力を走行動力として用いる車両走行時において空調要求がありかつ車速が低速である場合に、直結クラッチを遮断状態とするとともに、コンプレッサ負荷トルクを可変制御する。【選択図】      図１
2007030642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の前後車輪の一方に設けられ、動力源としての内燃機関、及び該内燃機関の出力軸の回転により発電する発電機を有する第１の動力発生手段と、
前記前後車輪の他方に設けられ、動力源としての電動発電機、トルク可変機能を有する補機装置、動力分配装置、及び前記電動発電機に電気的に接続され直交電力変換を行う電力変換手段を有する第２の動力発生手段と、
前記発電機及び前記電動発電機により発生した電力を蓄電する蓄電手段と、を備え、
前記第２の動力発生手段を設けた車輪側において車輪回転を伝達する車軸に、前記した電動発電機と補機装置とを動力分配装置を介して機械的に連結するとともに、車軸、電動発電機軸及び補機装置軸のうちいずれか２つを連結又は遮断の状態に切り替える切替手段を設けた車両に適用され、
少なくとも前記電動発電機の動力を走行動力として用いる車両走行時において前記補機装置の駆動要求がありかつ車速が低速であることを制御条件として判定する制御条件判定手段と、
前記制御条件の成立時に、前記切替手段を遮断状態とするとともに、前記補機装置の駆動により生じる負荷トルクを可変制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両の駆動制御装置。
【請求項２】
動力源としての電動発電機、トルク可変機能を有する補機装置、動力分配装置、及び前記電動発電機に電気的に接続され直交電力変換を行う電力変換手段を有する動力発生手段と、
前記電動発電機により発生した電力を蓄電する蓄電手段と、を備え、
車輪回転を伝達する車軸に、前記した電動発電機と補機装置とを動力分配装置を介して機械的に連結するとともに、車軸、電動発電機軸及び補機装置軸のうちいずれか２つを連結又は遮断の状態に切り替える切替手段を設けた車両に適用され、
前記電動発電機の動力を走行動力として用いる車両走行時において前記補機装置の駆動要求がありかつ車速が低速であることを制御条件として判定する制御条件判定手段と、
前記制御条件の成立時に、前記切替手段を遮断状態とするとともに、前記補機装置の駆動により生じる負荷トルクを可変制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両の駆動制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、その都度の車軸要求トルクに基づいて前記補機装置の負荷トルクを算出し、該算出した負荷トルクに基づいて前記補機装置のトルク制御を実施することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の駆動制御装置。
【請求項４】
前記電動発電機の動力による車両走行時において、前記電動発電機の動力により駆動される駆動輪のスリップの有無を判定するスリップ判定手段を備え、
前記制御手段は、前記スリップ判定手段によりスリップ発生時であると判定された場合に前記補機装置の負荷トルクを減少側に制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両の駆動制御装置。
【請求項５】
前記補機装置は、圧縮トルク可変機能を有する空調用のコンプレッサであり、
前記制御手段は、前記電動発電機の動力による車両走行時において空調要求がありかつ車速が低速である場合に、前記切替手段を遮断状態とするとともに、前記コンプレッサの圧縮トルクを可変制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両の駆動制御装置。
【請求項６】
前記コンプレッサは、シリンダ容積を可変とする機能を有する可変容量式コンプレッサであることを特徴とする請求項５に記載の車両の駆動制御装置。
【請求項７】
前記コンプレッサは、シリンダ容積を可変とする機能と、冷媒の吸入口又は吐出口の開口面積を可変とする機能とを有するコンプレッサであることを特徴とする請求項５に記載の車両の駆動制御装置。
【請求項８】
前記動力分配装置として、遊星ギア装置を用いたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の車両の駆動制御装置。
【請求項９】
前記遊星ギア装置を構成するリングギア、サンギア、キャリアにそれぞれ組み合わせて車軸、電動発電機軸、補機装置軸を接続したことを特徴とする請求項８に記載の車両の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動力源として電動発電機（モータ）を備えた車両が実用化されている。例えば特許文献１の車両では、前後輪のうち一方をエンジンで駆動するとともに他方をモータで駆動する構成とし、モータの動力を、動力伝達経路に設けた減速ギアと車軸用クラッチとを介して車軸に伝達するようにしている。また、モータと車軸用クラッチとの間に空調用のコンプレッサを設けている。上記構成によれば、モータ動力による車両走行が可能となるとともに、同じくモータ動力によるコンプレッサ駆動が可能となっていた。
【０００３】
ここで、モータ動力により車両走行している場合（エンジン駆動及びモータ駆動による４ＷＤ走行時を含む）において、それと同時に空調要求に伴いコンプレッサが駆動されることが考えられる。かかる場合において、既存の技術では以下の問題が生じる。
【０００４】
すなわち、モータ動力により車両走行している場合において、車両速度が低速であると、コンプレッサの回転を十分に高めることができない。このとき、コンプレッサ回転速度が空調要求を満足するための所定回転速度以下であると、所望とする空調性能を発揮することが不可能となる。一方で、空調要求を優先するためにモータと車軸との間の連結を遮断し、モータによりコンプレッサのみを駆動するようにすることが考えられる。この場合、空調要求を満足することはできるものの、モータ動力により車両走行したいといった要望（４ＷＤ走行の要望を含む）を満たすことができない。
【０００５】
なお、空調用のコンプレッサに限らず、モータ動力により駆動されうる他の補機装置を構成要素とする場合にも同様に、車両速度が低速になると、モータ動力による車両走行の要求（４ＷＤ要求）と補機装置の駆動要求とを共に満足することができないといった問題が生じる。
【特許文献１】特開２００４−１６８１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、車両速度に関係なく、電動発電機の動力による車両走行要求と補機装置の駆動要求とを共に満足させることができる車両の駆動制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明において、車両は、前後車輪の一方に設けられた内燃機関と、他方の車輪に設けられた電動発電機との少なくともいずれかを動力源として走行する。その車両走行の際、第１の動力発生手段の発電機、及び第２の動力発生手段の電動発電機により発生した電力が蓄電手段に蓄電される。
【０００８】
第２の動力発生手段を設けた車輪側において車輪回転を伝達する車軸（ディファレンシャルギアが設けられる車両ではディファレンシャル連結軸）には、電動発電機と補機装置（例えば、空調用のコンプレッサ）とが動力分配装置を介して機械的に連結されており、さらに動力伝達クラッチ等の切替手段によって、車軸、電動発電機軸及び補機装置軸のうちいずれか２つが連結又は遮断の状態に切り替えられる。かかる構成によれば、内燃機関による車両走行時には、車軸から伝達される動力により電動発電機と補機装置が作動し、要求に応じて車室内の空調等が行われる。そして、車両の減速時等になると車軸からの動力により電動発電機で回生発電が行われる。このとき、車軸からの動力がトランスミッションを介することなく電動発電機に伝達されるため、回生エネルギを効率良く回収できる。また、車両の走行停止時等には、電動発電機の動力により補機装置が駆動されて空調等が行われる。
【０００９】
ところで、上記構成の車両では、電動発電機の動力による車両走行が可能となっており、内燃機関の動力に加えて電動発電機の動力を用いることにより、前後の両車輪を駆動させての車両走行（四輪自動車の場合には四輪駆動走行）が実現できる。そして、当該車両走行時（四輪駆動走行時）に補機装置の駆動要求が入ると、車軸と共に補機装置が回転駆動される。ただしこの場合、車速が低速であると、補機装置の駆動要求が満足できないといった不都合が生じる。この点、本発明では、少なくとも電動発電機の動力を走行動力として用いる車両走行時において補機装置の駆動要求がありかつ車速が低速である場合に、前記切替手段を遮断状態とするとともに、補機装置の駆動により生じる負荷トルクを可変制御するようにした。そのため、車軸回転に対して補機装置の回転がフリーとなり、車軸回転が低速であっても、電動発電機を駆動させて補機装置の回転を上昇させることができる。切替手段を遮断状態に操作することで、補機装置の回転が上昇する反面、車軸回転が低下することも懸念されるが、補機装置の負荷トルクを可変制御することによりトルクバランスが調整され、電動発電機から車軸に伝達される車軸トルクを望みとおりに制御することができる。以上により、車両速度に関係なく、電動発電機の動力による車両走行要求と補機装置の駆動要求とを共に満足させることができる。
【００１０】
本発明が適用可能な車両としては、少なくとも、電動発電機、トルク可変機能を有する補機装置、動力分配装置及び電力変換手段を有する動力発生手段と、蓄電手段とを備え、車軸に、電動発電機と補機装置とを動力分配装置を介して機械的に連結するとともに、車軸、電動発電機軸及び補機装置軸のうちいずれか２つを連結又は遮断の状態に切り替える切替手段を設けたものであれば良い。かかる場合、電動発電機の動力を走行動力として用いる車両走行時において補機装置の駆動要求がありかつ車速が低速である場合に、前記切替手段を遮断状態とするとともに、電動発電機による補機装置の駆動により生じる負荷トルクを可変制御する。これにより、前述のとおり車両速度に関係なく、電動発電機の動力による車両走行要求と補機装置の駆動要求とを共に満足させることができる。
【００１１】
その都度の車軸要求トルクに基づいて補機装置の負荷トルクを算出し、該算出した負荷トルクに基づいて前記補機装置のトルク制御を実施すると良い。この場合、補機装置の負荷トルクは車軸要求トルクを反映したものとなり、補機装置の駆動によって車軸要求トルクが望みとおりに制御できる。
【００１２】
電動発電機の動力による車両走行時において、電動発電機の動力により駆動される駆動輪のスリップの有無を判定し、スリップ発生時であると判定された場合に補機装置の負荷トルクを減少側に制御すると良い。こうして補機トルクの負荷トルクを減少側に制御することにより、車軸トルクを抑え込むことができ、結果としてスリップの低減を図ることができる。なお、都度のトルク減少量をスリップ発生状況に応じて可変とすることも可能である。
【００１３】
補機装置として、圧縮トルク可変機能を有する空調用のコンプレッサを採用する車両システムでは、電動発電機の動力による車両走行時において空調要求がありかつ車速が低速である場合に、前記切替手段を遮断状態とするとともに、コンプレッサの圧縮トルクを可変制御すると良い。これにより、低速走行時であってもコンプレッサ回転速度を高めることができ、しかも車軸トルクを確保することができる。その結果、車両速度に関係なく、電動発電機の動力による車両走行要求とコンプレッサの駆動による空調要求とを共に満足させることができる。
【００１４】
圧縮トルク可変式のコンプレッサとしては、シリンダ容積を可変とするコンプレッサ（可変容量式コンプレッサ）や、冷媒吸入口又は冷媒吐出口の開口面積を可変とするコンプレッサなどが適用でき、これらはいずれも、回転速度だけに依存することなく所定の制御範囲内で圧縮トルクの可変制御が可能となっている。
【００１５】
また、コンプレッサとして、シリンダ容積を可変とする機能と、冷媒の吸入口又は吐出口の開口面積を可変とする機能とを有するコンプレッサを用いると良い。この場合、シリンダ容積によるトルク制御範囲の最大値を超えて圧縮トルクを制御することが可能となる。これにより、前記切替手段を遮断状態とした時の車軸トルクの制御範囲を拡張することができ、制御性の向上を図ることができる。
【００１６】
ここで、動力分配装置として遊星ギア装置を用い、遊星ギア装置により車軸と電動発電機と補機装置とを機械的に連結することで、これら各要素間の動力分配が簡易に実現できる。故に、システム構成の簡潔化を図ることができる。この場合、上記のとおり電動発電機の動力による車両走行要求と補機装置の駆動要求とを共に満足させることができる。
【００１７】
動力分配装置として遊星ギア装置を用いる場合、リングギア、サンギア、キャリアにそれぞれ組み合わせて車軸、電動発電機軸、補機装置軸を接続すると良い。但し、接続の組み合わせは任意である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、エンジンと電動発電機とを動力源としそれらいずれかの動力により走行する、いわゆるハイブリッド自動車に具体化する事例を説明する。図１は、本実施の形態における車両システムの概略構成を示す図面である。なお図１では、左側が車両前方であり、右側が車両後方である。
【００１９】
図１において、車両１０はその前後に２つの動力発生手段を具備しており、前輪側には第１の動力発生手段としての主動力ブロックＤ１が搭載され、後輪側には第２の動力発生手段としての副動力ブロックＤ２が搭載されている。車両１０は、これら２つの動力ブロックＤ１，Ｄ２にて発生する動力により走行する。
【００２０】
すなわち、車両１０のフロント部分には、主駆動輪として左右２つの前輪１１，１２が設けられ、それらの前輪１１，１２に結合された車軸１３に主動力ブロックＤ１が連結されている。主動力ブロックＤ１は、ガソリンや軽油等の燃料の燃焼により動力を発生する主動力源としてのエンジン１４と、ＡＴ（自動変速機）等よりなるトランスミッション１５とを備えており、エンジン１４の出力はトランスミッション１５を介して車軸１３に伝達され、その結果左右の前輪１１，１２が回転する。エンジン１４の出力軸にはベルト等の連結手段１６を介して発電機としてのオルタネータ１７が接続されている。
【００２１】
車両１０のリア部分には、副駆動輪として左右２つの後輪２１，２２が設けられ、それら各後輪２１，２２に連結された車軸２３，２４の間にディファレンシャルギア２５が設けられている。そして、このディファレンシャルギア２５に駆動軸３４を介して副動力ブロックＤ２が連結されている。副動力ブロックＤ２は、遊星ギア装置により構成される動力分配装置３１と、副動力源としての電動発電機３２と、補機装置としてのエアコン用コンプレッサ３３（以下、単にコンプレッサともいう）とを備えている。電動発電機３２は駆動軸３５を介して動力分配装置３１に連結され、コンプレッサ３３は駆動軸３６を介して動力分配装置３１に連結されている。電動発電機３２は、例えば交流同期型のモータジェネレータ（Motor Generator）により構成され、電力の供給により駆動される電動機としての機能（力行機能）と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能（回生機能）とを兼ね備えている（図１等では、電動発電機３２を「ＭＧ」としている）。電動発電機３２には、インバータ等よりなる電力変換ユニット３８が接続されている。電力変換ユニット３８は電力変換手段に相当し、これにより電力の直流−交流変換が行われる。
【００２２】
なお、動力分配装置（遊星ギア装置）３１に連結される３つの駆動軸３４〜３６について、以下の説明では便宜上、駆動軸３４を「デフ連結軸３４」、駆動軸３５を「ＭＧ連結軸３５」、駆動軸３６を「コンプレッサ連結軸３６」とも言うこととする。
【００２３】
電源系の構成としては、定格１２Ｖのバッテリ４１と、降圧回路や昇圧回路を構成するＤＣ−ＤＣコンバータ４２と、主動力ブロックＤ１のオルタネータ１７並びに副動力ブロックＤ２の電力変換ユニット３８に接続された蓄電手段としての高電圧バッテリ４３とを備える。
【００２４】
また、本システムは、各種の電子制御ユニット（ＥＣＵ）を備えており、各ＥＣＵは図示しない各種センサ等の検出値に基づいてアクチュエータ等の駆動を制御する。具体的には、エンジンＥＣＵ５１には、回転速度センサやエアフロメータなど、エンジン運転状態を検出するための各種センサから検出信号が入力される。エンジンＥＣＵ５１は、エンジン制御手段を構成するものであり、都度のエンジン運転状態等に基づいて燃料噴射制御や点火時期制御といったエンジン制御を実施する。
【００２５】
ハイブリッドＥＣＵ５２は、車両１０の全体を統括的に制御する車両制御手段を構成するものであり、電力変換ユニット３８に対して制御信号を出力することで電動発電機３２の駆動又は発電の状態等を制御する。なおハイブリッドＥＣＵ５２には、車速センサや前輪及び後輪に設けた車輪速度センサなど、車両走行状態を検出するための各種センサから検出信号が入力される。エアコンＥＣＵ５３は、空調制御手段を構成するものであり、ドライバの要求や車両の走行状態等に基づいてコンプレッサ３３を駆動して空調制御を実施する。これら各ＥＣＵ５１〜５３は、いずれもＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成されるものであり、各ＥＣＵ間で相互に制御データ等の送受信が可能となっている。
【００２６】
本システムには、車両の停止時にエンジン１４の運転を自動停止させる、いわゆるアイドルストップ機能が設けられており、エンジンＥＣＵ５１は、車速が０であること、アイドル状態であること等の所定のアイドルストップ条件の成立時において燃料噴射や点火を停止してエンジン１４の運転を停止する。
【００２７】
副動力ブロックＤ２の詳細な構成を図２の模式図を基に説明する。図２において、動力分配装置（遊星ギア装置）３１は、互いに同じ軸心回りに回転するサンギア６１及びリングギア６２と、これらサンギア６１及びリングギア６２にかみ合って公転しながら自転するピニオンギア６３を有するキャリア６４とを具備している。そして、サンギア６１にデフ連結軸３４が接続され、リングギア６２にコンプレッサ連結軸３６が接続され、キャリア６４にＭＧ連結軸３５が接続されている。
【００２８】
デフ連結軸３４とコンプレッサ連結軸３６との間には切替手段としての直結クラッチ６５が設けられている。直結クラッチ６５は、例えばＯＮ／ＯＦＦ切替式のクラッチであり、ハイブリッドＥＣＵ５２からの指令に基づいてＯＮ／ＯＦＦ（継合又は非継合）が切り替えられる。ただし、切替手段として、ワンウェイクラッチや遠心クラッチ等を用いることも可能である。
【００２９】
直結クラッチ６５がＯＮ（継合）される場合、デフ連結軸３４からの動力はコンプレッサ連結軸３６を介してコンプレッサ３３に伝達される。その際、動力分配装置３１の３軸（デフ連結軸３４、ＭＧ連結軸３５及びコンプレッサ連結軸３６）は共に同速回転する。これに対し、直結クラッチ６５がＯＦＦ（継合遮断）される場合、デフ連結軸３４とコンプレッサ連結軸３６とは分断された状態となり、動力分配装置３１の３軸は遊星ギアのプラネタリギア比ρの関係に基づく回転速度でそれぞれ回転する。ここでプラネタリギア比ρはサンギアの歯数をリングギアの歯数で割ったものである。
【００３０】
コンプレッサ連結軸３６には、エアコンスイッチ（図示略）の状態等に応じてＯＮ／ＯＦＦされるコンプレッサクラッチ６６が設けられている。このコンプレッサクラッチ６６は現実にはコンプレッサ３３と一体に設けられ、エアコンＥＣＵ５３からコンプレッサ３３に出力される指令に基づいてコンプレッサクラッチ６６がＯＮ／ＯＦＦされる。
【００３１】
上記構成の車両システムでは、車両走行時においてデフ連結軸３４から入力される動力により電動発電機３２とコンプレッサ３３が作動する。これにより、エアコン等の稼働が可能となる。そして、車両の減速時等には、デフ連結軸３４からの動力により電動発電機３２で回生発電が行われ、電力変換ユニット３８を通じてバッテリ充電が行われる。また、車両の走行停止時等には、電動発電機３２の動力によりコンプレッサ３３の作動が可能となる。また更に、電動発電機３２で発生した動力が動力分配装置３１を介してディファレンシャルギア２５に伝達され、更に左右の後輪２１，２２に伝達されることで、電動発電機３２の動力のみによる車両走行、又はエンジン１４の動力と協働した車両走行が可能となる。
【００３２】
本車両１０では、上記構成によって、エンジン１４又は電動発電機３２のいずれかの発生動力により走行する二輪駆動走行（２ＷＤ走行）と、エンジン１４及び電動発電機３２の両方の発生動力により走行する四輪駆動走行（４ＷＤ走行）とが可能となっている。
【００３３】
次に、前記コンプレッサ３３を構成の一部として含む空調装置について図３を用いて説明する。
【００３４】
本空調装置は、前述のコンプレッサ３３をはじめ、コンデンサ７１、レシーバ７２、膨張弁７３、エバポレータ７４等を有しており、これらが冷媒配管７５によって接続されている。その基本動作として、冷媒配管７５内を流れる冷媒は、コンプレッサ３３で圧縮されて高温・高圧にされた後、コンデンサ７１で外気との熱交換により放熱されて冷却される。さらに、コンデンサ７１から流出した冷媒は、レシーバ７２で液相冷媒と気相冷媒とに分離された後、膨張弁７３で低温・低圧とされ、エバポレータ７４に給送される。エバポレータ７４では、冷媒の気化に伴い周囲の空気から蒸発に必要な潜熱が奪われ、周囲空気の冷却（すなわち車室内の冷却）が行われる。
【００３５】
コンプレッサ３３は可変容量式コンプレッサであり、コンプレッサ内部に設けられた斜板等の角度を変更することでシリンダ容積が可変となっている。これにより、コンプレッサ回転速度にかかわらずコンプレッサ３３の圧縮トルク（コンプレッサ負荷トルク）の調整が可能となる。図４には、コンプレッサ回転速度と圧縮トルクとの関係を示しており、同図において、（ａ）はＯＮ／ＯＦＦ式コンプレッサの特性を示し、（ｂ）は可変容量式コンプレッサの特性を示している。
【００３６】
（ａ）に示すように、ＯＮ／ＯＦＦ式コンプレッサの場合、当該コンプレッサはＯＮ状態又はＯＦＦ状態のいずれかで制御され、圧縮トルクはコンプレッサ回転速度に依存して変化する。これに対し（ｂ）に示すように、可変容量式コンプレッサの場合、圧縮トルクの最小値（ＭＩＮ）と最大値（ＭＡＸ）とがコンプレッサ回転速度に依存して変化するとともに、そのＭＩＮ〜ＭＡＸの範囲内（図の斜線範囲内）で圧縮トルクが任意に調整できるようになっている。
【００３７】
また、本空調装置には、エバポレータ７３を通過した空気の温度（エバポレータ温度）を検出するためのエバポレータ温度センサ７７が設けられている。エアコンＥＣＵ５３には、ユーザにより操作されるエアコンスイッチ（Ａ／Ｃスイッチ）などからの出力信号やエバポレータ温度センサ７７の検出信号が入力される。そして、エアコンＥＣＵ５３は、都度の入力信号に基づいてコンプレッサ３３の駆動状態などを制御する。
【００３８】
ところで、上記構成のハイブリッド自動車では、主駆動輪側（前輪側）のエンジン１４と副駆動輪側（後輪側）の電動発電機３２とによる四輪駆動走行時において、車速が低速になると空調性能が低下する。つまり、四輪駆動走行時には基本的に直結クラッチ６５がＯＮ（継合）されており、その状態では、後輪側の動力分配装置３１に接続される３軸（デフ連結軸３４、ＭＧ連結軸３５及びコンプレッサ連結軸３６）が同速回転する。そのため、低速走行時にはコンプレッサ回転速度が小さくなり、空調要求が満足できなくなるおそれがあった。
【００３９】
そこで本実施の形態では、四輪駆動走行時であり、コンプレッサ３３の駆動要求があり、更に車両が低速状態にある場合において、直結クラッチ６５をＯＦＦ（継合遮断）し、電動発電機３２によりコンプレッサ３３を駆動させるとともに、コンプレッサ３３のシリンダ容積を可変に制御する。これにより、低速時にあってもコンプレッサ回転速度を高めることができ、その都度の空調要求を満足することが可能となる。
【００４０】
四輪駆動走行時における動力分配装置３１の３軸（デフ連結軸３４、ＭＧ連結軸３５及びコンプレッサ連結軸３６）の関係を図５の共線図に示す。図５の（ａ）は通常の四輪駆動状態（直結クラッチ＝ＯＮの状態）を示し、（ｂ）は低速かつコンプレッサ駆動要求がある場合の四輪駆動状態（直結クラッチ＝ＯＦＦの状態）を示す。
【００４１】
図５の（ａ）に示すように、通常の四輪駆動状態では、直結クラッチ＝ＯＮによりデフ連結軸３４（サンギア）とコンプレッサ連結軸３６（リングギア）とが駆動連結され、それに伴い３軸の回転速度が同一となっている。電動発電機３２が駆動状態で制御されることにより、その駆動トルクが車軸（デフ連結軸３４）に伝達される。
【００４２】
また、図５の（ｂ）に示すように、低速かつコンプレッサ駆動要求がある場合の四輪駆動状態では、直結クラッチ＝ＯＦＦによりデフ連結軸３４（サンギア）とコンプレッサ連結軸３６（リングギア）との駆動が遮断される。このとき、３軸の回転がフリーとなり、コンプレッサ回転速度が上昇する。また、ＭＧ連結軸３５（キャリア）からデフ連結軸３４に伝達される伝達トルクは、プラネタリギア比ρとコンプレッサ連結軸３６の負荷トルクにより決定される。
【００４３】
動力分配装置（遊星ギア装置）３１の３軸に入力される各入力トルクの関係を図６を用いて説明する。図６では、サンギア６１（デフ連結軸３４）への入力トルクをＴｓ、リングギア６２（コンプレッサ連結軸３６）への入力トルクをＴｒ、キャリア６４（ＭＧ連結軸３５）への入力トルクをＴｃとしており、定常状態ではこれら各トルクが次の（１），（２）式の関係を有する。
Ｔｓ＝−ρ・Ｔｒ＝−ρ／（１＋ρ）・Ｔｃ      …（１）
Ｔｒ＝１／（１＋ρ）・Ｔｃ                  …（２）
本実施の形態の場合、サンギア入力トルクＴｓは車軸トルク、リングギア入力トルクＴｒはコンプレッサトルク、キャリア入力トルクＴｃはＭＧ駆動トルクに相当する。上式によれば、例えばサンギア入力トルクＴｓ（車軸トルク）に基づいて、リングギア入力トルクＴｒ（コンプレッサトルク）やキャリア入力トルクＴｃ（ＭＧトルク）を求めることができる。
【００４４】
図７は、四輪駆動制御処理を示すフローチャートであり、本処理はハイブリッドＥＣＵ５２によって所定の時間周期で実行される。
【００４５】
図７において、ステップＳ１０１では、四輪駆動走行の要求の有無を判定する。例えば、ドライバにより四輪走行スイッチがＯＮ操作された場合や、車両がスリップ状態にある場合に四輪駆動走行の要求が有ると判定する。なお、スリップの有無は車輪速度と車速との比較により行われ、例えば車輪速度＞車速となる場合にスリップ有りと判定される。四輪駆動走行の要求が無いと判定した場合、そのまま本処理を終了し、四輪駆動走行の要求が有ると判定した場合、後続のステップＳ１０２に進む。
【００４６】
ステップＳ１０２では、エアコンスイッチからの入力信号等に基づいて空調要求の有無を判定し、続くステップＳ１０３では、車速Ｖが判定値Ｖｍｉｎ未満であるか否かを判定する。判定値Ｖｍｉｎは、直結クラッチ＝ＯＮ（継合）の状態で所望のコンプレッサ回転速度が満足できる最小速度であり、具体的にはＶｍｉｎ＝１０〜２０ｋｍ／ｈ程度である。ステップＳ１０２，Ｓ１０３のいずれかがＮＯの場合、ステップＳ１２０に進む。また、ステップＳ１０２，Ｓ１０３が共にＹＥＳの場合、ステップＳ１０４に進む。
【００４７】
ステップＳ１０４では、エバポレータ温度に基づいて今現在空調要求が満たされているか否かを判定する。具体的には、エバポレータ温度と空調要求を満足するためのしきい値温度とを比較し、エバポレータ温度＜しきい値温度である場合、空調要求が満たされていると判定する。空調要求が満たされていればステップＳ１２０に進み、空調要求が満たされていなければステップＳ１４０に進む。ステップＳ１２０では、直結クラッチＯＮ時の四輪駆動制御を実施する。また、ステップＳ１３０では、直結クラッチＯＦＦ時の四輪駆動制御を実施する。
【００４８】
図８は、前記ステップＳ１２０で実施される、直結クラッチＯＮ時の四輪駆動制御を示すフローチャートである。
【００４９】
図８において、ステップＳ１２１では、車両の要求トルクＴｒｅｑを算出する。このとき、車両の要求トルクＴｒｅｑは車速に比例するため、該車速に基づいて要求トルクＴｒｅｑを算出する。ステップＳ１２２では、四輪駆動時におけるトルクの前後分配比に基づいてＭＧ駆動トルクＴｍｇを算出する。例えば、四輪駆動時の基本分配比は９０：１０であり、車両の要求トルクＴｒｅｑに分配比を乗算し、その積をディファレンシャル比（デフ比）で除算することによりＭＧ駆動トルクＴｍｇを算出する（Ｔｍｇ＝Ｔｒｅｑ＊分配比／デフ比）。
【００５０】
次に、ステップＳ１２３では、副駆動輪側（後輪側）でスリップが発生しているか否かを判定する。スリップ有りの場合ステップＳ１２４に進み、ＭＧ駆動トルクＴｍｇを減少側に補正する。実際には、ＭＧ駆動トルクＴｍｇから所定のスリップ抑制値ΔＴを減算し、その結果を最終のＭＧ要求トルクＴｍｇとする（最終Ｔｍｇ＝Ｔｍｇ−ΔＴ）。なお、スリップ抑制値ΔＴは固定値であるが、それ以外に、都度のスリップ発生状況に合わせて可変設定される値であっても良い。スリップ無しの場合にはＭＧ駆動トルクＴｍｇの減補正を実施しない。
【００５１】
その後、ステップＳ１２５では、直結クラッチ６５をＯＮ（継合）する。ステップＳ１２６では、ＭＧ要求トルクＴｍｇに相応する制御指令信号を電力変換ユニット３８に対して出力する。該指令信号の出力により電動発電機３２の駆動状態が制御される。
【００５２】
図９は、前記ステップＳ１４０で実施される、直結クラッチＯＦＦ時の四輪駆動制御を示すフローチャートである。
【００５３】
図９において、ステップＳ１４１では、その都度の車速に基づいて車両の要求トルクＴｒｅｑを算出する。ステップＳ１４２では、四輪駆動時におけるトルクの前後分配比に基づいて、副駆動輪側（後輪側）に分配される車軸要求トルクＴａｘを算出する。例えば、四輪駆動時の基本分配比は９０：１０であり、車両の要求トルクＴｒｅｑに分配比を乗算し、その積をディファレンシャル比（デフ比）で除算することにより車軸要求トルクＴａｘを算出する（Ｔａｘ＝Ｔｒｅｑ＊分配比／デフ比）。
【００５４】
次に、ステップＳ１４３では、副駆動輪側（後輪側）でスリップが発生しているか否かを判定する。スリップ有りの場合ステップＳ１４４に進み、車軸要求トルクＴａｘを減少側に補正する。実際には、車軸要求トルクＴａｘから所定のスリップ抑制値ΔＴを減算し、その結果を最終の車軸要求トルクＴａｘとする（最終Ｔａｘ＝Ｔａｘ−ΔＴ）。なお、スリップ抑制値ΔＴは固定値であるが、それ以外に、都度のスリップ発生状況に合わせて可変設定される値であっても良い。スリップ無しの場合には車軸要求トルクＴａｘの減補正を実施しない。
【００５５】
ステップＳ１４５では、上述の車軸要求トルクＴａｘを実現するためのＭＧ駆動トルクＴｍｇとコンプレッサ負荷トルクＴｃｍｐとを算出する。このとき、車軸要求トルクＴａｘはサンギア入力トルクＴｓ、コンプレッサ負荷トルクＴｃｍｐはリングギア入力トルクＴｒ、ＭＧ駆動トルクＴｍｇはキャリア入力トルクＴｃであり、これら各トルクは上記（１），（２）式の関係となる。Ｔｓ＝Ｔａｘ、Ｔｒ＝Ｔｃｍｐ、Ｔｃ＝Ｔｍｇとして上記（１），（２）式の関係を用いることにより、
Ｔｍｇ＝（１＋ρ）／ρ・Ｔａｘ      …（３）
Ｔｃｍｐ＝１／ρ・Ｔａｘ            …（４）
となり、これら（３），（４）式により、車軸要求トルクＴａｘに基づいてＭＧ駆動トルクＴｍｇとコンプレッサ負荷トルクＴｃｍｐとを算出する。
【００５６】
その後、ステップＳ１４６では、直結クラッチ６５をＯＦＦ（継合遮断）する。ステップＳ１４７では、ＭＧ駆動トルクＴｍｇとコンプレッサ負荷トルクＴｃｍｐとに関して出力処理を実施する。具体的には、ＭＧ要求トルクＴｍｇに相応する制御指令信号を電力変換ユニット３８に対して出力する。該指令信号の出力により電動発電機３２の駆動状態が制御される。また、コンプレッサ負荷トルクＴｃｍｐをエアコンＥＣＵ５３に対して出力する。エアコンＥＣＵ５３では、該コンプレッサ負荷トルクＴｃｍｐに基づいてコンプレッサ３３の可変容量制御を実施する。すなわち、コンプレッサ負荷トルクＴｃｍｐを実現するための要求シリンダ容積を都度のコンプレッサ回転速度に基づいて決定するとともに、その要求シリンダ容積となるようシリンダ容積を可変制御する。
【００５７】
図１０は、上述した四輪駆動制御をより具体的に説明するためのタイムチャートである。図１０では、車両停止状態からの加速過程を示しており、全体を通じて車速が低速となっている（Ｖ＜Ｖｍｉｎの状態）。また、四輪駆動要求がなされているが、車両が低速であるため直結クラッチ６５がＯＦＦされ、かつ空調要求に伴いコンプレッサ駆動が行われている。
【００５８】
さて、タイミングｔ１以降、車速が上昇し、副駆動輪側（後輪側）の車軸要求トルクが図示の如く増加する。このとき、直結クラッチ６５がＯＦＦされているため、車軸回転が低速であってもコンプレッサ回転速度が満足回転速度以上で保持され、空調要求が満たされる。また、こうして低速状態で四輪駆動要求があり、かつ空調要求がある場合には、その都度の車軸要求トルクに応じてコンプレッサ負荷トルクが算出され、そのコンプレッサ負荷トルクに応じてコンプレッサ３３のシリンダ容積が可変制御される。つまり、シリンダ容積が最小値〜最大値（ＭＩＮ〜ＭＡＸ）の範囲内で制御され、この際コンプレッサ駆動により生じる負荷トルクにより、直結クラッチＯＦＦ状態での車軸トルクの低下が抑制される。故に、制御後の車軸トルクが車軸要求トルクに一致し、空調要求と四輪駆動要求とが共に満足できる。
【００５９】
一方、タイミングｔ２でスリップが発生すると、その分車軸要求トルクが減少し、それに伴いコンプレッサ負荷トルクも減少する。このとき、シリンダ容積を減少させるようにコンプレッサ３３の容量制御が行われる。これにより、制御後の車軸トルクが車軸要求トルクに追従するようにして減少し、スリップが解消される。
【００６０】
スリップが解消されたタイミングｔ３以降、再び車速上昇により車軸要求トルクが増加し、その車軸要求トルクに基づいて算出されたコンプレッサ負荷トルクに応じてコンプレッサ３３の容量制御が行われる。
【００６１】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００６２】
四輪駆動走行要求と空調要求とが同時に生じ、さらに車速が低速である場合に、直結クラッチ６５をＯＦＦするとともに、コンプレッサ３３の可変容量制御を実施するようにしたため、四輪駆動走行を可能としつつ、車軸回転が低速であってもコンプレッサ回転を高回転状態とすることができる。また、電動発電機３２から車軸に伝達される車軸トルクを望みとおりに制御することができる。以上により、車両速度に関係なく、四輪駆動走行の要求と空調要求とを共に満足させることができる。
【００６３】
その都度の車軸要求トルクに基づいてコンプレッサ負荷トルクを算出するとともに、該コンプレッサ負荷トルクに基づいてコンプレッサ３３の容量制御を実施するようにしたため、実際の車軸トルクを車軸要求トルクに合致させるような制御が実現できる。
【００６４】
四輪駆動走行時において、副駆動輪側でのスリップ発生時にはコンプレッサ負荷トルクを減少側に制御するようにしたため、車軸トルクを抑え込むことができ、結果としてスリップの低減を図ることができる。
【００６５】
また本実施の形態の車両システムでは、車両減速等に伴う回生時に後輪側のデフ連結軸３４からの動力が動力分配装置３１を介して電動発電機３２に伝達されるため、回生エネルギを効率良く回収できる。これは、エンジンに連結したトランスミッションを介して回生エネルギを回収する通常一般のシステムと比して望ましい構成であると言える。また、エンジン１４を搭載した車両フロント側とは異なり、車両リア側に電動発電機３２とコンプレッサ３３を設けたため、エンジン１４の周辺構成が簡素化できる。それ故、動力源や補機装置の搭載性が向上する。
【００６６】
デフ連結軸３４、ＭＧ連結軸３５及びコンプレッサ連結軸３６を遊星ギア装置よりなる動力分配装置３１を用いて機械的に連結したため、これら各要素間の動力分配が簡易に実現できる。故に、システム構成の簡潔化を図ることができる。
【００６７】
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
【００６８】
上記実施の形態では、圧縮トルク可変機能を有するコンプレッサとして可変容量式コンプレッサを用いたが、これを他に変更する。例えば、コンプレッサの冷媒吸入口又は冷媒吐出口の開口面積を可変とする通路面積可変式コンプレッサを用い、その冷媒吸入口又は冷媒吐出口の開口面積を変更することによりコンプレッサ３３の圧縮トルク（コンプレッサ負荷トルク）を可変調整することも可能である。図１１には、（ａ）に吸入口面積とコンプレッサ圧縮トルクとの関係を示し、（ｂ）に吐出口面積とコンプレッサ圧縮トルクとの関係を示す。図１１によれば、吸入口面積又は吐出口面積を小さくすることにより圧縮トルクが増加し、吸入口面積又は吐出口面積を大きくすることにより圧縮トルクが減少する。この通路面積可変式コンプレッサを用いた場合にも、前述した四輪駆動制御処理（図７〜図９の処理）が適用できる。ただし、エアコンＥＣＵ５３により容量可変制御に代えて吐出口面積の可変制御が実施されることが相違する。
【００６９】
図１２は、コンプレッサの吐出口面積を可変制御する場合における四輪駆動制御の概要を説明するためのタイムチャートである。図１２では、車両停止状態からの加速過程を示しており、全体を通じて車速が低速となっている。また、四輪駆動要求がなされているが、車両が低速であるため直結クラッチ６５がＯＦＦされ、かつ空調要求に伴いコンプレッサ駆動が行われている。
【００７０】
さて、タイミングｔ１１以降、車速が上昇し、副駆動輪側（後輪側）の車軸要求トルクが図示の如く増加する。このとき、直結クラッチ６５がＯＦＦされているため、車軸回転が低速であってもコンプレッサ回転速度が満足回転速度以上で保持され、空調要求が満たされる。また、こうして低速状態で四輪駆動要求があり、かつ空調要求がある場合には、その都度の車軸要求トルクに応じてコンプレッサ負荷トルクが算出され、そのコンプレッサ負荷トルクに応じてコンプレッサの吐出口面積が可変制御される。この際コンプレッサ駆動により生じる負荷トルクにより、直結クラッチＯＦＦ状態での車軸トルクの低下が抑制される。故に、制御後の車軸トルクが車軸要求トルクに一致し、空調要求と四輪駆動要求とが共に満足できる。
【００７１】
一方、タイミングｔ１２でスリップが発生すると、その分車軸要求トルクが減少し、それに伴いコンプレッサ負荷トルクも減少する。このとき、吐出口面積を増加させるようにして制御が行われる。これにより、制御後の車軸トルクが車軸要求トルクに追従するようにして減少し、スリップが解消される。
【００７２】
スリップが解消されたタイミングｔ１３以降、再び車速上昇により車軸要求トルクが増加し、その車軸要求トルクに基づいて算出されたコンプレッサ負荷トルクによってコンプレッサの吐出口面積が制御される。
【００７３】
シリンダ容積を可変とする機能と、冷媒の吸入口又は吐出口の開口面積を可変とする機能とを有する構成の圧縮トルク可変式コンプレッサを用いることも可能である。本コンプレッサの場合、コンプレッサ回転速度と圧縮トルクとの関係は図１３のようになる。図１３では、Ｒ１が、シリンダ容積を可変制御することによる圧縮トルクの制御範囲であり、Ｒ２が、シリンダ容積最大の状態で吐出口面積又は排出口面積を可変制御することによる圧縮トルクの制御範囲である。この場合、シリンダ容積の可変制御と吸入口又は吐出口の開口面積の可変制御との組み合わせにより、シリンダ容積によるトルク制御範囲を超えて圧縮トルクを制御することが可能となる（図のＲ１＋Ｒ２の範囲内で制御可能となる）。これにより、直結クラッチ６５を遮断状態とした時の車軸トルクの制御範囲を拡張することができ、制御性の向上を図ることができる。
【００７４】
上記実施の形態では、図２に示したとおり動力分配装置（遊星ギア装置）３１のサンギア６１にデフ連結軸３４（車軸）を、リングギア６２にコンプレッサ連結軸３６を、キャリア６４にＭＧ連結軸３５をそれぞれ接続したが、その接続の組み合わせを変更しても良い。つまり、サンギア６１、リングギア６２、キャリア６４に対して、任意の組み合わせで車軸、コンプレッサ連結軸、ＭＧ連結軸をそれぞれ接続することが可能である。
【００７５】
上記実施の形態の車両１０では、前輪を主駆動輪、後輪を副駆動輪としたが、その前後を逆にしても良い。例えば主動力源たるエンジンを後輪側に設け、副動力源たる電動発電機を前輪側に設ける構成としても良い。
【００７６】
上記実施の形態では、車両が主にエンジン動力により走行する構成としたため、エンジンを主動力源、電動発電機を副動力源としたが、これに限られるものではない。車両の主動力源を電動発電機、副動力源をエンジンとすることも可能である。
【００７７】
本発明が適用可能な車両システムには以下のものが含まれる。
（イ）エンジンを動力源として備える第１の動力発生手段と、電動発電機を動力源として備える第２の動力発生手段とを、車両の前後車輪の同一側に設けた車両システム。
（ロ）動力源としてのエンジンを具備せず、電動発電機を動力源として備える動力発生手段を車両の前後車輪のいずれか一方、又は両方に設けた車両システム（なおこれは、ハイブリッド車両以外に、電気自動車への適用が可能であることを意味する）。
【００７８】
上記いずれにおいても、車軸に、電動発電機と空調用のコンプレッサとを動力分配装置（遊星ギア装置）を介して機械的に連結するとともに、車軸、電動発電機軸及びコンプレッサ連結軸のうちいずれか２つを連結又は遮断の状態に切り替える直結クラッチ（切替手段）を設けた構成とする。そして、電動発電機の動力による車両走行要求と空調要求とが同時に生じ、さらに車速が低速である場合に、直結クラッチをＯＦＦ（遮断）するとともに、コンプレッサの可変容量制御等を実施する。これにより、電動発電機の動力による車両走行を可能としつつ、車軸回転が低速であってもコンプレッサ回転を高回転状態とすることができる。また、電動発電機から車軸に伝達される車軸トルクを望みとおりに制御することができる。以上により、車両速度に関係なく、電動発電機の動力による車両走行要求と空調要求とを共に満足させることができる。
【００７９】
補機装置としては、前述した空調用のコンプレッサに限られず、例えばパワーステアリング装置の油圧ポンプを補機装置として使用することも可能である。この場合、動力分配装置の補機装置軸（例えば遊星ギア装置のリングギア軸）にパワステ用油圧ポンプが連結される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】発明の実施の形態における車両システムの概略を示す構成図である。
【図２】副動力ブロックの構成を示す図である。
【図３】空調装置の構成を示す図である。
【図４】コンプレッサ回転速度と圧縮トルクとの関係を示す図である。
【図５】動力分配装置における３軸の回転速度の関係を示す共線図である。
【図６】動力分配装置における３軸の回転速度の関係を示す共線図である。
【図７】四輪駆動制御処理を示すフローチャートである。
【図８】直結クラッチＯＮ時の四輪駆動制御を示すフローチャートである。
【図９】直結クラッチＯＦＦ時の四輪駆動制御を示すフローチャートである。
【図１０】四輪駆動制御をより具体的に説明するためのタイムチャートである。
【図１１】コンプレッサの吸入口面積、吐出口面積と圧縮トルクとの関係を示す図である。
【図１２】別の形態において四輪駆動制御を説明するためのタイムチャートである。
【図１３】コンプレッサ回転速度と圧縮トルクとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０…車両、１１，１２…前輪、１４…動力源としてのエンジン、１７…発電機としてのオルタネータ、２１，２２…後輪、２５…ディファレンシャルギア、３１…動力分配装置、３２…動力源としての電動発電機、３３…コンプレッサ、３４…デフ連結軸、３５…ＭＧ連結軸、３６…コンプレッサ連結軸、３８…電力変換手段としての電力変換ユニット、４３…蓄電手段としての高電圧バッテリ、５１…エンジンＥＣＵ、５２…ハイブリッドＥＣＵ、５３…エアコンＥＣＵ、６１…サンギア、６２…リングギア、６４…キャリア、６５…直結クラッチ、Ｄ１…第１の動力発生手段としての主動力ブロック、Ｄ２…第２の動力発生手段としての副動力ブロック。
【図１】
2007030642.tif 000003
【図２】
2007030642.tif 000004
【図３】
2007030642.tif 000005
【図４】
2007030642.tif 000006
【図５】
2007030642.tif 000007
【図６】
2007030642.tif 000008
【図７】
2007030642.tif 000009
【図８】
2007030642.tif 000010
【図９】
2007030642.tif 000011
【図１０】
2007030642.tif 000012
【図１１】
2007030642.tif 000013
【図１２】
2007030642.tif 000014
【図１３】
2007030642.tif 000015