(57)【要約】【課題】ベルトの劣化や走行効率および発電効率の低下をより確実に防止することができる、車両に搭載される発電電動機の制御装置を提供する。【解決手段】ハイブリッド自動車１００は、エンジン１の出力軸３と発電電動機２の回転軸４とがベルト５によって動力伝達可能に連結されている。コントロールユニット１３は、エンジン１の出力軸３と発電電動機２の回転軸４との回転数差Ｎｅ−Ｎｍに基づいてベルト５のスリップを検出し、当該回転数差Ｎｅ−Ｎｍをゼロにするように発電電動機２のトルクＴｍを制御する。【選択図】図１
2013180681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される発電電動機の制御装置であって、
内燃機関の出力軸と前記発電電動機の回転軸とがベルトによって動力伝達可能に連結されており、
前記制御装置は、前記内燃機関の出力軸と前記発電電動機の回転軸との回転数差に基づいて前記ベルトのスリップを検出し、該回転数差をゼロにするように前記発電電動機のトルクを制御することを特徴とする、車両に搭載される発電電動機の制御装置。
【請求項２】
前記発電電動機が電動機として動作する際に前記ベルトのスリップを検出すると、前記発電電動機の出力トルクを減少させることによって前記回転数差をゼロにするように制御することを特徴とする、請求項１に記載の車両に搭載される発電電動機の制御装置。
【請求項３】
前記発電電動機が発電機として動作する際に前記ベルトのスリップを検出すると、前記発電電動機の要求トルクを減少させることによって前記回転数差をゼロにするように制御することを特徴とする、請求項１または２に記載の車両に搭載される発電電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に搭載される発電電動機の制御装置に係り、特にエンジンの出力軸と発電電動機の回転軸とがベルトによって連結されて動力伝達が行われる構成の車両に搭載される発電電動機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンおよび発電電動機（モータジェネレータ）を動力源として備え、エンジンの出力軸と発電電動機の回転軸とがベルトによって動力伝達可能に連結される構成のハイブリッド自動車が存在する。このようなハイブリッド自動車の中には、交差点等で車両が停止しようとして減速する際にエンジンからの回生動力によって発電電動機が発電機として動作してバッテリへの充電が行われ、車両の停止中にエンジンが停止するものがある。そして、車両が再発進する際には、発電電動機が電動機として動作してエンジンによる車軸の駆動が補助される。
【０００３】
上記のようにエンジンの出力軸と発電電動機の回転軸とがベルトによって連結されて動力伝達が行われる構成では、ベルトスリップ（ベルトの滑り）が問題となる。ベルトスリップが発生すると、動力伝達が適切に行われずに損失が発生するため、車両の走行効率や発電効率が低下し、またベルト自身も劣化する。そのため、特許文献１には、エンジンと発電電動機との回転数比に基づいてベルトスリップを検出し、発電電動機のトルクを減少させる制御を行うことによってベルトスリップを解消させる発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−９４２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されているようにエンジンと発電電動機との回転数比に基づいてベルトスリップを検出する方式では、高回転時における回転数比は小さくても回転数差が大きいベルトスリップを検出することができず、ベルトの劣化や効率の低下を確実に防止することができない。
【０００６】
この発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、ベルトの劣化や走行効率および発電効率の低下をより確実に防止することができる、車両に搭載される発電電動機の制御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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、この発明に係る車両に搭載される発電電動機の制御装置では、内燃機関の出力軸と発電電動機の回転軸とがベルトによって動力伝達可能に連結されており、制御装置は、内燃機関の出力軸と発電電動機の回転軸との回転数差に基づいてベルトのスリップを検出し、当該回転数差をゼロにするように発電電動機のトルクを制御することを特徴とする。
【０００８】
好適には、発電電動機が電動機として動作する際にベルトのスリップを検出すると、発電電動機の出力トルクを減少させることによって回転数差をゼロにするように制御する。
【０００９】
好適には、発電電動機が発電機として動作する際にベルトのスリップを検出すると、発電電動機の要求トルクを減少させることによって回転数差をゼロにするように制御する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る車両に搭載される発電電動機の制御装置によれば、ベルトの劣化や走行効率および発電効率の低下をより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態に係るハイブリッド自動車の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態に係る制御装置によって、発電電動機が電動機として動作する場合に実行される制御を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態に係る制御装置によって、発電電動機が発電機として動作する場合に実行される制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態．
この発明の実施の形態に係るハイブリッド自動車１００の構成を図１に示す。
【００１３】
ハイブリッド自動車１００は、ガソリン燃料を内部で燃焼させて動力を発生させるエンジン１と、電動機および発電機として動作可能な発電電動機（モータジェネレータ）２とを備えている。エンジン１の出力軸３の一端は、ベルト５およびプーリ６，７を介して発電電動機２の回転軸４に連結されており、ベルト５がスリップしない状態ではエンジン１の出力軸３と発電電動機２の回転軸４とは同一の回転数で回転する。また、エンジン１の出力軸３の他端は、トランスミッション８およびディファレンシャル９を介して車軸１０に連結されている。
【００１４】
また、ハイブリッド自動車１００は、電力コンバータ１１とバッテリ１２とを備えている。車両の発進時等にバッテリ１２から出力される直流電力が電力コンバータ１１によって交流電力に変換されて発電電動機２に供給される際には、発電電動機２は電動機として動作して回転軸４を駆動させ、これにより発生する動力はベルト５およびプーリ６，７を介してエンジン１に伝達される。一方、車両の減速時等にエンジン１からの回生動力によって発電電動機２の回転軸４が駆動される際には、発電電動機２は発電機として動作して交流電力を発電し、この交流電力は電力コンバータ１１によって直流電力に変換されてバッテリ１２に充電される。
【００１５】
さらに、ハイブリッド自動車１００は、コントロールユニット１３を備えている。コントロールユニット１３は、エンジン１と発電電動機２との間のベルトスリップの検出および解消の制御を行う。
【００１６】
次に、この実施の形態に係るハイブリッド自動車１００に搭載される発電電動機２のコントロールユニット１３による、エンジン１と発電電動機２との間のベルトスリップの検出および解消の制御について、発電電動機２が電動機として動作する場合と、発電電動機が発電機として動作する場合とに分けて説明する。
【００１７】
（１．発電電動機が電動機として動作する場合）
車両の発進時等に発電電動機２が電動機として動作してエンジン１への動力伝達が行われる場合には、コントロールユニット１３は、図２のフローチャートに示される制御を所定の時間間隔で実行する。
【００１８】
図２の制御フローにおいて、コントロールユニット１３は、まずステップＳ１１において、運転者によって操作されるアクセルペダル１４の開度に基づいて発電電動機２が発生させる必要のある動力Ｐを算出する。また、ステップＳ１２において、エンジン１に設けられている図示しない回転センサからエンジン１の現在の回転数Ｎｅを取得すると共に、発電電動機２に設けられている図示しない回転センサから発電電動機２の現在の回転数Ｎｍを取得する。
【００１９】
次に、ステップＳ１３において、発電電動機２が出力すべきトルクＴｍ、およびエンジン１が出力すべきトルクＴｅを以下の式に従ってそれぞれ算出し、ステップＳ１４において、それら算出されたトルクＴｍおよびＴｅを出力するように発電電動機２およびエンジン１を制御する。
【００２０】
Ｔｍ  ＝  (６０／２π)・(Ｐ／Ｎｍ)
Ｔｅ  ＝  Ｔｔ−Ｔｍ
【００２１】
ただし、上式において、Ｔｔは車両が必要とする総トルクであり、運転者によって操作されるアクセルペダル１４の開度に基づいて算出され、Ｔｔ＝Ｔｍ＋Ｔｅの関係が成り立つ。
【００２２】
続いて、ステップＳ１５において、上記ステップＳ１２で取得したエンジン１の回転数Ｎｅと発電電動機２の回転数Ｎｍとの差に基づいて、エンジン１と発電電動機２との間のベルトスリップが発生しているか否かを調べる。すなわち、ベルトスリップが発生していない状態ではエンジン１の回転数Ｎｅと発電電動機２の回転数Ｎｍとは等しくその差はほぼゼロであるが、ベルトスリップが発生すると両者の回転数に違いが生じてその差がゼロでなくなる。そのため、ＮｅとＮｍの差が所定の閾値Ｘ１とＸ２の間に収まっているか否かを調べることによって、ベルトスリップが発生しているか否かを調べることができる。
【００２３】
ステップＳ１５でＹＥＳと判定された場合、すなわちベルトスリップが発生していないと判定された場合には制御を終了する。一方、ステップＳ１５でＮＯと判定された場合、すなわちベルトスリップが発生していると判定された場合には、ステップＳ１６において、発電電動機２の出力トルクＴｍ、およびエンジン１の出力トルクＴｅを以下の式に従ってそれぞれ変更し、ステップＳ１４に戻って、それら変更されたトルクＴｍおよびＴｅを出力するように発電電動機２およびエンジン１を制御する。
【００２４】
Ｔｍ  ←  Ｔｍ−Ｋ（Ｎｅ−Ｎｍ）
Ｔｅ  ←  Ｔｔ−Ｔｍ
【００２５】
ただし、上式において、Ｋは所定の比例定数である。
【００２６】
上記のステップＳ１４→Ｓ１５→Ｓ１６において、エンジン１と発電電動機２との回転数差Ｔｅ−Ｔｍが所定の閾値Ｘ１とＸ２の間に収まるように、発電電動機２の出力トルクＴｍを減少させると共にエンジン１の出力トルクＴｅを増加させる制御が行われる。その結果、エンジン１と発電電動機２との間のトルク差が次第に減少していき、ベルトスリップは解消に向かう。
【００２７】
尚、上記のステップＳ１６においては、まず発電電動機２の出力トルクＴｍを変更し、それに基づいてエンジン１の出力トルクＴｅを変更したが、以下の式に示すように、まずエンジン１の出力トルクＴｅを変更し、それに基づいて発電電動機２の出力トルクＴｍを変更してもよい。ただし、下式おいて、Ｒは発電電動機２のプーリ７の直径とエンジン１のプーリ６の直径との比である。
【００２８】
Ｔｅ  ←  Ｔｅ＋Ｋ（Ｎｅ−Ｎｍ）×Ｒ
Ｔｍ  ←  Ｔｔ−Ｔｅ
【００２９】
（２．発電電動機が発電機として動作する場合）
車両の減速時等にエンジン１からの回生動力が発電電動機２に伝達されて、発電電動機２が発電機として動作する場合には、コントロールユニット１３は、図３のフローチャートに示される制御を所定の時間間隔で実行する。
【００３０】
図３の制御フローにおいて、コントロールユニット１３は、まずステップＳ２１において、発電電動機２が発電する必要のある電力Ｐをバッテリ１２の残量に基づいて算出する。また、ステップＳ２２において、エンジン１に設けられている図示しない回転センサからエンジン１の現在の回転数Ｎｅを取得すると共に、発電電動機２に設けられている図示しない回転センサから発電電動機２の現在の回転数Ｎｍを取得する。
【００３１】
次に、ステップＳ２３において、発電電動機２の要求するトルクＴｍを以下の式に従って算出し、ステップＳ２４において、その算出されたトルクＴｍで動作するように発電電動機２を制御する。
【００３２】
Ｔｍ  ＝  (６０／２π)・(Ｐ／Ｎｍ)
【００３３】
続いて、ステップＳ２５において、上記ステップＳ２２で取得したエンジン１の回転数Ｎｅと発電電動機２の回転数Ｎｍとの差に基づいて、エンジン１と発電電動機２との間のベルトスリップが発生しているか否かを調べる。
【００３４】
ステップＳ２５でＹＥＳと判定された場合、すなわちベルトスリップが発生していないと判定された場合には制御を終了する。一方、ステップＳ２５でＮＯと判定された場合、すなわちベルトスリップが発生していると判定された場合には、ステップＳ２６において、発電電動機２の要求トルクＴｍを以下の式に従って変更し、ステップＳ２４に戻って、その変更された要求トルクＴｍで動作するように発電電動機２を制御する。
【００３５】
Ｔｍ  ←  Ｔｍ−Ｋ（Ｎｅ−Ｎｍ）
【００３６】
上記のステップＳ２４→Ｓ２５→Ｓ２６において、エンジン１と発電電動機２との回転数差Ｎｅ−Ｎｍが所定の閾値Ｘ１とＸ２の間に収まるように、発電電動機２の要求トルクＴｍを減少させる制御が行われる。その結果、エンジン１のトルクと発電電動機２の要求トルクＴｍとの差が減少していき、ベルトスリップは解消に向かう。
【００３７】
以上説明したように、この実施の形態に係るハイブリッド自動車１００に搭載される発電電動機２のコントロールユニット１３では、エンジン１と発電電動機２との回転数差Ｎｅ−Ｎｍに基づいてベルトスリップを検出し、当該回転数差Ｎｅ−Ｎｍをゼロにするように発電電動機２のトルクＴｍ（出力トルクまたは要求トルク）を制御する。これにより、エンジン１および発電電動機２の高回転時における回転数比の小さなベルトスリップを検出することができるため、ベルトの劣化や走行効率および発電効率の低下をより確実に防止することができる。
【００３８】
尚、上記の実施の形態では、回転数差Ｎｅ−Ｎｍをゼロにする制御として、回転数差Ｎｅ−Ｎｍに比例して発電電動機２のトルクＴｍを減少させるＰ制御を行っているが、回転数差Ｎｅ−Ｎｍをゼロにする制御の方法はこれに限定されるものではなく、例えばＰＩ制御、ＰＩＤ制御等を行ってもよい。また、発電電動機２（またはエンジン１）の回転数Ｎｍ（Ｎｅ）および回転数差Ｎｅ−Ｎｍと発電電動機２のトルクＴｍとを関係づけたマップを作成して制御を行ってもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１００  ハイブリッド自動車、１  エンジン（内燃機関）、２  発電電動機、３  出力軸、４  回転軸、５  ベルト、１３  コントロールユニット（制御装置）、Ｎｅ  エンジンの回転数（内燃機関の回転数）、Ｎｍ  発電電動機の回転数、Ｔｍ  発電電動機のトルク。
【図１】
2013180681.tif 000003
【図２】
2013180681.tif 000004
【図３】
2013180681.tif 000005