(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両状態に応じて内燃機関の運転停止および運転再開を実行可能な車両において、内燃機関の運転停止中に補機を駆動する補機駆動装置であって、
前記補機を駆動する出力軸を備えると共に、電気エネルギと機械エネルギの変換を行う電動機と、
前記電動機における前記内燃機関からの動力が入力される側において前記電動機の出力軸と同一軸上に配置されていると共に前記電動機の出力軸と結合されている入力軸を有する補機と、
前記電動機の出力軸と前記補機の入力軸との間に配置されていると共に、前記電動機の出力軸と前記補機の入力軸との間の動力伝達を遮断または許容する継合手段と、
前記電動機および前記継合手段の動作を制御する制御手段とを備える補機駆動装置。
【請求項２】
車両状態に応じて内燃機関の運転停止および運転再開を実行可能な車両において、内燃機関の運転停止中に補機を駆動する補機駆動装置であって、
一端および他端を有する出力軸を備えると共に、電気エネルギと機械エネルギの変換を行う電動機と、
前記電動機における前記内燃機関からの動力が入力される側である一端において前記電動機の出力軸と同一軸上に配置され、前記電動機の出力軸の一端と結合されている入力軸を有する第１の補機と、
前記一端とは逆の他端において前記電動機の出力軸と同一軸上に配置され、前記電動機の出力軸の他端と結合されている入力軸を有する第２の補機と、
前記電動機の出力軸の一端と前記第１の補機の入力軸との間に配置されていると共に、前記電動機の出力軸の一端と前記第１の補機の入力軸との間の動力伝達を遮断または許容する第１の継合機構と、
前記電動機および前記第１の継合機構の動作を制御する制御手段とを備える補機駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の補機駆動装置はさらに、
前記電動機の出力軸の他端と前記第２の補機の入力軸との間に配置されていると共に、前記電動機の出力軸の他端と前記第２の補機の入力軸との間の動力伝達を遮断または許容する第２の継合機構を含み、
前記制御手段はさらに前記第２の継合機構の動作を制御することを特徴とする補機駆動装置。
【請求項４】
請求項２に記載の補機駆動装置において、
前記制御手段は、前記第１の補機を駆動する場合には、前記第１の継合機構を動力伝達許容状態とし、前記電動機を運転させることを特徴とする補機駆動装置。
【請求項５】
請求項３に記載の補機駆動装置において、
前記制御手段は、前記第２の補機を駆動する場合には、前記第２の継合機構を動力伝達許容状態とし、前記電動機を運転させることを特徴とする補機駆動装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一の請求項に記載の補機駆動装置を含む車両。
【請求項７】
請求項６に記載の車両において、前記補機駆動装置は、前記電動機の出力軸が、前記内燃機関の出力軸と平行になるように配置されていることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の運転停止時に補機を駆動するための補機駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両走行中における信号待ちといった一時的な車両停止時に内燃機関の運転を自動的に停止させる車両、あるいは、内燃機関に加えて電動機を動力源として備え、一時的な車両停止時または車両走行時に内燃機関の運転を自動的に停止させるハイブリッド車両が提案されている。これら車両は、内燃機関の停止時（車両走行中および車両停止時）にパワーステアリング用ポンプ、エアコン用コンプレッサ等の補機を駆動するための補機駆動用電動機を備えている。
【０００３】
これら各補機、並びに補機駆動用電動機は、通常、内燃機関の周りに独立して配置されており、補機駆動用電動機の出力軸、内燃機関の出力軸、および各補機の入力軸の間における動力の伝達は、一般的に、各出力軸および入力軸に架装されているファンベルトを介して実行されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各補機は内燃機関による駆動を前提に独立して配置されているため、補機駆動用電動機によってこれら補機を駆動する場合には、動力伝達効率の面から必ずしも適切に配置されているとはいえなかった。また、補機駆動時には、駆動の必要のない補機を含む全ての補機が駆動され、車両全体のエネルギ効率が高いとはいえなかった。さらに、補機駆動用電動機および各補機を独立して搭載しなければならず、搭載性が悪く、補機駆動用電動機を含めて各補機の配置が内燃機関収容スペースを有効に使用しているとはいえなかった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、搭載性が良く、動力伝達効率の良い補機駆動装置を提供することを目的とする。また、収容スペースを有効に使用できる補機駆動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を解決するために本発明の第１の態様は、車両状態に応じて内燃機関の運転停止および運転再開を実行可能な車両において、内燃機関の運転停止中に補機を駆動する補機駆動装置を提供する。本発明の第１の態様に係る補機駆動装置は、前記補機を駆動する出力軸を備えると共に、電気エネルギと機械エネルギの変換を行う電動機と、前記電動機の出力軸と同一軸上に配置されていると共に前記電動機の出力軸と結合されている入力軸を有する補機と、前記電動機を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第１の態様に係る補機駆動装置によれば、電動機と補機とが同一軸上に配置されると共に、電動機の出力軸と補機の入力軸とが結合されている構成を備えるので、補機駆動装置の搭載性を向上することが可能となり、収容スペースを有効に使用することができる。また、電動機の駆動力を補機に対して効率よく伝達することができる。
【０００８】
本発明の第１の態様に係る補機駆動装置はさらに、前記電動機の出力軸と前記補機の入力軸との間に配置されていると共に、前記電動機の出力軸と前記補機の入力軸との間の動力伝達を遮断または許容する継合手段を備え、前記制御手段は前記電動機の制御に加え、前記継合手段の動作を制御するようにしても良い。かかる構成を備える場合には、補機を駆動する必要のない場合には補機と電動機との結合を解放することが可能となり、電動機により内燃機関を始動する場合等において、電動機の負荷を軽減することができる。
【０００９】
本発明の第１の態様に係る補機駆動装置において、前記補機は、前記電動機の一端に配置されている第１の補機と、前記電動機の他端に配置されている第２の補機とを含み、前記電動機の出力軸は前記第１及び第２の補機の入力軸と結合可能であるように前記電動機の両端から突出しており、前記継合機構は、前記電動機の出力軸の一端と前記第１の補機の入力軸との間に配置されている第１の継合機構を含むようにしても良い。また、前記継合機構は、前記電動機の出力軸の他端と前記第２の補機の入力軸との間に配置されている第２の継合機構を含んでも良い。かかる構成を備える場合には、電動機と各補機との結合を補機毎に独立して解放・継合することができるので、駆動の必要のない補機を補機駆動系から切り離すことにより、電動機の負荷を軽減することができる。
【００１０】
本発明の第１の態様に係る補機駆動装置において、前記制御手段は、前記第１の補機を駆動する場合には、前記第１の継合機構を動力伝達許容状態とし、前記電動機を運転させることができる。また、前記制御手段は、前記第２の補機を駆動する場合には、前記第２の継合機構を動力伝達許容状態とし、前記電動機を運転させることを特徴とすることができる。かかる構成を備える場合には、さらに詳細に（多岐の）補機と電動機との結合状態を制御することができる。
【００１１】
本発明の第１の態様に係る補機駆動装置において、前記補機は、前記電動機の一端に配置されている第１の補機と第２の補機とを含み、前記継合機構は、前記電動機の出力軸の一端と前記第１の補機の入力軸との間に配置されている第１の継合機構を含むことができる。また、前記継合機構は、前記第１の補機の入力軸と前記第２の補機の入力軸との間に配置されている第２の継合機構を含むことができる。このような構成を備える場合には、さらに種々の補機と電動機との配置関係を実現することができる。第２の継合機構を備える場合には、第１の補機と第２の補機の駆動状態を独立して変化させることができる。
【００１２】
本発明の第１の態様に係る補機駆動装置において、前記内燃機関は駆動力を出力する出力軸を備え、前記補機駆動装置はさらに、前記電動機の出力軸の一端と前記内燃機関の出力軸との間の動力伝達を許容する動力伝達手段と、前記動力伝達手段と前記内燃機関の出力軸との間に配置されていると共に、前記動力伝達手段と前記内燃機関の出力軸との間の動力伝達を遮断または許容する第３の継合機構とを備え、前記制御手段は、前記継合機構に加え前記第３の継合機構の動作を制御し、前記補機の駆動時には、前記第３の継合機構を動力伝達遮断状態にするようにしても良い。かかる構成を備える場合には、補機駆動中に内燃機関を補機駆動系から遮断することができるので、電動機の負荷を軽減することができる。
【００１３】
本発明の第１の態様に係る補機駆動装置において、前記制御手段は前記電動機によって電力を生成する場合には、前記第１および第２の継合機構を動力遮断状態とし、前記第３の継合機構を動力伝達状態とするようにしても良い。また、前記制御手段は前記電動機によって前記内燃機関を始動させる場合には、前記第１および第２の継合機構を動力遮断状態とし、前記第３の継合機構を動力伝達状態とするようにしても良い。このような構成を備えることにより、他に発電機を備えることなく必要な電力を生成することができる。また、他に始動用の電動機を備えることなく内燃機関を始動させることができる。
【００１４】
本発明の第１の態様に係る補機駆動装置において、前記制御手段は前記内燃機関によって前記第１および第２の補機の少なくともいずれか一方を駆動する場合には、対応する前記第１および第２の継合機構の少なくともいずれか一方を動力伝達状態とし、前記第３の継合機構を動力伝達状態とすることができる。このような構成を備えることにより、内燃機関によって補機を駆動することができる。
【００１５】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様に係る補機駆動装置を含む車両を提供する。本発明の第２の態様に係る車両において、前記補機駆動装置は、前記内燃機関の出力軸と平行に配置されても良い。本発明の第２の態様に係る車両によれば、本発明の第１の態様に係る補機駆動装置を備えるので、車両における補機等の搭載性を向上させることができる。また、車両全体としてのエネルギ効率を向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る補機駆動装置について図面を参照しつつ実施例に基づいて説明する。
先ず、図１〜図４を参照して本実施例に係る補機駆動装置が用いられ得る車両の概略構成について説明する。図１は以下の実施例において用いられ得る車両の概略構成を示すブロック図である。図２は本実施例に係る補機駆動装置とエンジンとの配置関係を示す説明図である。図３は本実施例に係る補機駆動装置である補機駆動ユニットの構成を示す説明図である。図４は車両の制御回路構成を示すブロック図である。
【００１７】
車両は、主動力源としてのガソリンエンジン（燃焼機関）１０、第１モータ２０、および第２モータ３０を備えている。第１モータ２０は、エンジン１０のクランクシャフト１２とドライブシャフト４０との継合および解放を制御すると共にエンジン１０のトルクを増幅する。第２モータ３０は、ＥＶ走行時に動力源となると共にエンジン１０の不足トルクを補完する。ドライブシャフト４０は、ディファレンシャルギヤ４１、車軸４２を介して車輪４３と連結されている。
【００１８】
エンジン１０は、吸入空気と共に混合気を形成するために吸気ポートに向けてガソリン燃料を噴射するインジェクタ１３、吸気バルブ（図示せず）を介してシリンダ内に導入された混合気に点火するための点火プラグ１４、出力をエンジン１０の外部へ伝達するためのクランクシャフト１２等を備えている。インジェクタ１３、および点火プラグ１４に高電圧を供給するイグナイタ１５は、制御ユニット６０によって制御される。点火プラグ１４は、制御ユニット６０によって指示されたタイミングにてイグナイタ１５から供給される高電圧を電気火花に変え、これによって混合気は点火され爆発燃焼する。爆発燃焼により生じたエネルギはクランクシャフト１２を介して外部に出力される。クランクシャフト１２の近傍にはエンジン回転数センサ５０が備えられており、エンジン回転数Ｎｅ（クランクシャフト回転数）検出して制御ユニット６０に送信する。また、クランクシャフト１２の一端にはエンジン動力遮断用クラッチ１６を介してクランクシャフトプーリ１２０が装着されている。本実施例におけるエンジン動力遮断用クラッチ１６は、電磁式クラッチである。なお、図１では、インジェクタ１３が代表的に１個のみ示されているが、各シリンダ毎に備えられ得ることは言うまでもない。
【００１９】
エンジン１０の周りには、補機駆動ユニット８０が配置されている。補機駆動ユニット８０の構成について図３を参照して説明する。なお、理解を容易にするために図３の一部は模式的に示すものとする。補機駆動ユニット８０には、補機駆動用モータ８１、油圧を生成する油圧ポンプ８２、空調機用の冷媒を循環させるためのエアコンディショナー用コンプレッサ（Ａ／Ｃコンプレッサ）８３の各補機が外部ケース８４内に一体に配置されている。補機駆動用モータ８１は、三相コイルを備える固定子８１１、外周面に複数の永久磁石を備える回転子８１２を備えている。固定子８１１は第１インバータ２００を介してバッテリ２１０と接続され、第１インバータ２００は制御ユニット６０とが接続されている。回転子８１２から油圧ポンプ８２側へは、中空の出力軸８１３が延伸し、回転子８１２からＡ／Ｃコンプレッサ８３側へは、中実の出力軸８１４が延伸する。両出力軸８１３、８１４は共にベアリング８４１を介して外部ケース８４によって回動可能に支持されている。出力軸８１３の中空部には外部出力軸８５の一端が結合されている。外部出力軸８５の他端はベアリング８４１を介して外部ケース８４によって回動可能に支持されていると共に、プーリ８５１が装着されている。
【００２０】
補機駆動用モータ８１の出力軸８１３と油圧ポンプ８２の入力軸８２１とは第１クラッチ８６を介して連結または解放可能に結合されており、補機駆動用モータ８１の出力軸８１４とＡ／Ｃコンプレッサ８３の入力軸８３１とは第２クラッチ８７を介して連結または解放可能に結合されている。なお、本実施例における第１および第２クラッチ８６、８７は、電磁式クラッチである。油圧ポンプ８２はベーン式、トロコイド式、あるいは、斜板式を初めとする一般的なポンプであり、油圧用オイルの吸入ポート８２Ｓおよび吐出ポート８２Ｄをそれぞれ備えている。油圧ポンプ８２から吐出されたオイルは、図示しない油圧回路によって圧力、流量が調整された後、パワーステアリング用アクチュエータ（図示しない）、エンジン１０等に供給される。Ａ／Ｃコンプレッサ８３はベーン式、斜板式、スクロール式といった一般的なコンプレッサであり、冷媒の吸入ポート８３Ｓおよび吐出ポート８３Ｄをそれぞれ備えている。
【００２１】
補機駆動ユニット８０のプーリ８５１とエンジン１０のクランクシャフトプーリ１２０には伝動ベルト１７が架装されており、クランクシャフト１２の動力を補機駆動ユニット８０へ伝達することができると共に、補機駆動ユニット８０からの出力をエンジン１０へ伝達することができる。なお、伝動ベルト１７としては、断面形状が台形であるいわゆるＶベルト、あるいは厚みがＶベルトよりも薄く幅広であると共にその回転方向に沿ってＶ字状の溝が複数本形成されているいわゆるＶリブベルト等が用いられる。
【００２２】
補機駆動ユニット８０内の油圧ポンプ８２およびＡ／Ｃコンプレッサ８３は、エンジン１０の運転中は、クランクシャフト１２から出力される駆動力によって駆動され、エンジン１０の運転停止中は、補機駆動ユニット８０内の補機駆動用モータ８１によって駆動される。また、エンジン１０の運転停止中にはエンジン動力遮断用クラッチ１６はオフ（解放）され、エンジン１０を駆動系から遮断して補機駆動用モータ８１の負荷が軽減される。さらに、エンジン始動時には補機駆動用モータ８１によってエンジン１０をクランキング（モータリング）してエンジン回転数を始動回転数まで上昇させる。これら切り換え制御の詳細については後述する。
【００２３】
第１モータ２０は、三相同期電動機であり、アウターロータ２１とインナーロータ２２とを備えている。インナーロータ２２の外周面には複数の永久磁石２６が備えられている。インナーロータ２２の回転軸２７は中空回転軸２４の内部空間を貫通した後、フライホイール１８を介してクランクシャフト１２と結合されている。インナーロータ２２の回転軸２７上のフライホイール１８と第２モータ３０との間には、インナーロータ２２の回転数Ｎｄを検出する第１レゾルバ５１が配置されている。アウターロータ２１に形成されたスロット（図示せず）には、三相のコイルが巻回されて三相コイル２３が形成されている。この三相コイル２３に対する電力の供給はアウターロータ２１の中空回転軸２４に対して摺動可能に備えられているスリップリング２５を介して行われる。スリップリング２５には第２インバータ２２０が接続されており、第２インバータ２２０には制御ユニット６０およびバッテリ２１０が接続されている。アウターロータ２１の一端は、ドライブシャフト４０と結合されており、ドライブシャフト４０はディファレンシャルギヤ４１を介して車軸４２と接続されている。第１モータ２０とディファレンシャルギヤ４１の間のドライブシャフト４０近傍にはアウターロータ２１の回転数を検出する第２レゾルバ５２が配置されている。車軸４２の両端には車輪４３がそれぞれ取り付けられており、車軸４２の近傍には車速ｖを検出するための車速センサ５４が配置されている。第１モータ２０では、インナーロータ２２の永久磁石２６により形成される磁界と制御ユニット６０からの指令に基づき三相コイル２３によって形成される磁界との相互作用によって、アウターロータ２１とインナーロータ２２とが様々な態様の動作を示す。
【００２４】
第２モータ３０は、三相同期電動機であり、ケース４５の内周面に配置された複数のステータ３１、その外周面に複数の永久磁石３２を備えたロータ３３を備えている。回転磁界を形成する三相コイル３４は、各ステータ３１にコイルが巻回されることにより構成されている。三相コイル３４に対しては第３インバータ２３０が接続されており、第３インバータ２３０は制御ユニット６０およびバッテリ２１０と接続されている。第２モータ３０では、ロータ３３の永久磁石３２により形成される磁界と制御ユニット６０からの指令に基づき三相コイル３４によって形成される磁界との相互作用によって、ロータ３３が回転する。ロータ３３はドライブシャフト４０と同一軸上に配置されていると共にその中空部を第１モータ２０のロータ２２の回転軸２７が貫通する中空軸３５に結合されている。また、第２モータ３０の中空軸３５と第１モータ２０のアウターロータ２１の他端とは以下のクラッチ装置７０を介して継合および解放可能に連結されている。
【００２５】
第１モータ２０と第２モータ３０との間にはクラッチ装置７０が配置されている。クラッチ装置７０は図示しないアクチュエータによって駆動される第１クラッチ７１と第２クラッチ７２とを備えており、第１クラッチ７１はクランクシャフト１２（第１モータ２０のロータ２２の回転軸２７）と中空軸３５（ロータ３３）との連結の継合および解放を実行し、第２クラッチ７２はアウターロータ２１と中空軸３５（ロータ３３）との連結の継合および解放を実行する。クラッチ装置７０には制御ユニット６０が接続されており、クラッチ装置７０は制御ユニット６０からの指令に基づいて各アクチュエータ（図示せず）が作動することにより制御される。
【００２６】
次に、図４を参照して車両の制御回路構成について説明する。制御ユニット６０は、ハイブリッドＥＣＵ（電子制御ユニット）６００、エンジンＥＣＵ６１０、および補機駆動用モータＥＣＵ６２０を備えている。ハイブリッドＥＣＵ６００は制御ユニット６０の中核をなすＥＣＵであり車両の走行状態全般を制御する。ハイブリッドＥＣＵ６００は、エンジンＥＣＵ６１０、補機駆動用モータＥＣＵ６２０と双方向通信可能に信号線を介して接続されている。各ＥＣＵ６００、６１０、６２０には図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられている。なお、これらＥＣＵは例示であり、例えば、ブレーキＥＣＵ等がハイブリッドＥＣＵ６００とは別に備えられ得る。
【００２７】
ハイブリッドＥＣＵ６００には、エンジン１０のクランクシャフト１２の回転数を検出するエンジン回転数センサ５０、インナーロータ２２の回転数を検出する第１レゾルバ５１、第１モータ２０のアウターロータ２１の回転数（第２モータ３０のロータ３３の回転数）を検出する第２レゾルバ５２、補機駆動用モータ８１の回転数を検出する第３レゾルバ５３、車両の車速を検出する車速センサ５４、アクセル踏み込み量をアクセル開度として検出するアクセル開度センサ５５、ブレーキペダルの踏み込みを検出するブレーキペダル踏み込みセンサ５６、ギヤポジションを検出するシフトポジションセンサ５７、およびバッテリ充電率（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣセンサ５８がそれぞれ信号線を介して接続されている。ハイブリッドＥＣＵ６００は、第２、および第３インバータ２２０、２３０と信号線を介して接続されており第１および第２モータ２０、３０の動作を制御する。ハイブリッドＥＣＵ６００はクラッチ装置７０内の第１及び第２クラッチ７１、７２、エンジン動力遮断クラッチ１６、第１クラッチ８６、および第２クラッチ８７に対しても信号線を介して接続されており、これら各クラッチの動作を制御する。
【００２８】
エンジンＥＣＵ６１０は、ハイブリッドＥＣＵ６００からの要求に基づいてインジェクタ１３を制御して要求燃料噴射量を実現し、イグナイタ１５に所定のタイミングで点火信号を送り、スロットル開度等を制御してエンジン１０の運転状態を制御する。また、第２モータ３０のみによる車両走行時（ＥＶ走行時）およびアイドリングストップ制御時には、ハイブリッドＥＣＵ６００からの要求に従って、エンジン１０に対する燃料噴射を停止してエンジン１０の運転を停止させる。
【００２９】
補機駆動用モータＥＣＵ６２０には、補機駆動用モータ８１の回転数を検出する第３レゾルバ５３が接続されており、ハイブリッドＥＣＵ６００からの指令に基づいて、エンジン停止中に第１インバータ２００介して補機駆動用モータ８１を制御し、エンジン１０停止時における補機８２、８３の駆動を実現する。補機駆動用モータＥＣＵ６２０は、エンジン停止状態からエンジン１０の運転を再開させる際には、ハイブリッドＥＣＵ６００からの要求に基づき補機駆動用モータ８１を駆動してエンジン回転数を始動回転数まで上昇させる。
【００３０】
次に、上記構成を備えるハイブリッド車両の基本的な走行動作について図５および図６を参照して説明する。図５は本実施例が適用されるハイブリッド車両の運転制御を実行するための処理ルーチンを示すフローチャートである。図６は車速ｖおよび車速ｖとアクセル開度θとから算出された車両要求出力Ｎを用いて駆動力源を決定するためのマップを示す説明図である。イグニッションポジションがＯＦＦ位置から車両始動位置（ＳＴＡ）に切り換えられると、ハイブリッドＥＣＵ６００は、バッテリ充電率ＳＯＣが下限しきい値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。ハイブリッドＥＣＵ６００は、バッテリ充電率ＳＯＣが下限しきい値未満であると判定した場合には（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、エンジン１０の始動を補機駆動用モータＥＣＵ６２０およびエンジンＥＣＵ６１０に要求する（ステップＳ１１０）。補機駆動用モータＥＣＵ６２０は、補機駆動ユニット８０によってエンジン回転数を始動時回転数まで上昇させる。エンジンＥＣＵ６１０は、インジェクタ１３を介して燃料を噴射し、点火プラグ１４を介して点火処理を実行する。補機駆動ユニット８０のエンジン始動処理の詳細については後述する。
【００３１】
エンジン始動後、ハイブリッドＥＣＵ６００は、アクセル開度センサ５５から取得したアクセル開度θ、および車速センサ５４から取得した車速ｖに基づいて車両要求出力Ｐｒを決定する（ステップＳ１２０）。ハイブリッドＥＣＵ６００は、エンジンＥＣＵ６１０を介してエンジン１０を最適運転ポイントのいずれかの点で運転させると共に、クラッチ７０を制御して第１モータ２０をジェネレータ（エンジン負荷）として作動させて車両要求出力Ｐｒを出力させる（ステップＳ１３０）。このとき、第１モータ２０によって生成された電力はバッテリ２１０を充電するために用いられる。
【００３２】
すなわち、ハイブリッドＥＣＵ６００は、第１クラッチ７１および第２クラッチ７２を解放状態とし、第１モータ２０をエンジン１０の負荷として作動させてバッテリ２１０の充電を行うと共にエンジン１０によって車両要求出力Ｐｒを出力させる。このようにエンジン１０を駆動力源とする場合には、エンジン１０によって補機８２、８３が駆動される。この場合の補機駆動ユニット８０の動作については後述する。
【００３３】
これに対して、ハイブリッドＥＣＵ６００は、バッテリ充電率ＳＯＣが下限しきい値以上であると判定した場合には（ステップＳ１００：Ｎｏ）、アクセル開度センサ５５から取得したアクセル開度θ、および車速センサ５４から取得した車速ｖに基づいて車両要求出力Ｐｒを求める（ステップＳ１４０）。本実施例では、車両要求出力Ｐｒと車速ｖとに基づいて図６に示すマップを用いてエンジン１０、第１または第２モータ２０、３０の出力分担を決定する。具体的には以下の通りである。ハイブリッドＥＣＵ６００は、決定した車両要求出力Ｐｒがエンジン１０を最適運転ポイントで運転させることができる最小エンジン出力Ｐｅminよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ハイブリッドＥＣＵ６００は、Ｐｒ≦Ｐｅminであると判定した場合には（ステップＳ１５０：Ｙｅｓ）、第１クラッチ７１を解放し、第２クラッチ７２を継合して、第１モータ２０のアウターロータ２１およびクランクシャフト１２を第２モータ３０と切り離す。これにより、第２モータ３０の負荷を低減することができる。ハイブリッドＥＣＵ６００は、バッテリ２１０の電力を用いて第２モータ３０によって車両要求出力Ｐｒを出力する（ステップＳ１６０）。かかる場合には、後述するように補機駆動ユニット８０内の補機駆動用モータ８１によって補機８２、８３が駆動される。
【００３４】
ハイブリッドＥＣＵ６００は、決定した車両要求出力Ｐｒが最小エンジン出力Ｐｅminよりも大きいと判定した場合には（ステップＳ１５０：Ｎｏ）、図６に示すマップに基づいてエンジン１０、クラッチ７０、第１モータ２０、および第２モータ３０を制御して車両要求出力Ｐｒを出力する（ステップＳ１７０）。すなわち、本実施例ではエネルギ効率が高くなるように、図６に示すマップに基づいてエンジン１０、第１および第２モータ２０、３０が運転されるので、エンジン１０は車両要求出力Ｐｒと直接関連付けられることなく最適運転ポイントにて運転される。したがって、ハイブリッドＥＣＵ６００は、クラッチ７０、第１および第２モータ２０、３０を制御して無段階変速機機能を実現して車両要求出力Ｐｒを出力させる。具体的には、エンジン回転数Ｎｅがドライブシャフト回転数Ｎｄよりも高い場合には、第１クラッチ７１を継合し、第２クラッチを解放してアンダードライブ制御を実行する。かかる構成では、第１モータ２０は、負のトルクを出力（回生動作）することとなるため、第１モータ２０はジェネレータとして機能し、第１モータ２０にて生成された電力は第２モータ３０によって消費されることとなる。
【００３５】
このようなアンダードライブ制御時の動力伝達系の構成では、第１モータ２０がエンジン１０に結合されており第１モータ２０の出力トルクがエンジン１０の負荷トルクとなるので、第１モータ２０の目標モータトルクをエンジン１０の目標エンジントルクに合わせることによりエンジン１０を目標エンジントルクにて安定して運転させるのである。
【００３６】
一方、エンジン回転数Ｎｅがドライブシャフト回転数Ｎｄよりも低い場合には、第１クラッチ７１を解放し、第２クラッチを継合してオーバードライブ制御を実行する。かかる構成では、第２モータ３０は、負のトルクを出力（回生動作）することとなるため、第２モータ３０はジェネレータとして機能し、第２モータ３０にて生成された電力は第１モータ２０によって消費されることとなる。
【００３７】
このようなオーバードライブ制御時の動力伝達系の構成では、第２モータ３０がエンジン１０に結合されており第２モータ３０の出力トルクがエンジン１０の負荷トルクとなるので、第２モータ３０の目標モータトルクをエンジン１０の目標エンジントルクに合わせることによりエンジン１０を目標エンジントルクにて安定して運転させるのである。
【００３８】
ハイブリッドＥＣＵ６００は、車両減速時には第２モータ３０をジェネレータとして機能させ、回生エネルギを電力としてバッテリ２１０に蓄える。また、バッテリ充電状態ＳＯＣが下限しきい値未満となった場合には、エンジン１０の運転停止条件下でもエンジン１０を運転させて第１モータを駆動してバッテリ２１０を充電する。
【００３９】
なお、エンジン１０を始動させる際に、補機駆動ユニット８０内の補機駆動用モータ８１が補機を駆動中の場合には、補機駆動用モータ８１に対して反転位相電流を入力して補機駆動用モータ８１の回転数を低減させても良い。かかる場合、ハイブリッドＥＣＵ６００は、補機駆動用モータ８１の回転数が所定値に到達したところで補機駆動ユニット８０を介して後述するエンジン始動処理を実行する。
【００４０】
また、車両走行中に信号停止等で一時的に車両が停止する場合、ハイブリッドＥＣＵ６００は、所定の条件下でエンジン１０のアイドリング運転を停止させる、いわゆるアイドリングストップの処理を実行する。ハイブリッドＥＣＵ６００は、バッテリ充電率ＳＯＣが所定の下限しきい値以上の場合には、エンジン１０のアイドリング運転を停止させると共に、補機駆動ユニット８０によってエンジン運転停止時補機駆動処理を実行する。これに対して、バッテリ充電率ＳＯＣが下限しきい値未満の場合には、ハイブリッドＥＣＵ６００はエンジン１０を運転状態のまま維持する。
【００４１】
次に図７および図８を参照して補機駆動ユニット８０の動作について説明する。図７は補機駆動ユニット８０の運転を制御するための処理ルーチンを示すフローチャートである。図８は図７中の各処理に対応する各クラッチ１６、８６、８７の作動状態を示す説明図である。なお、図７における各クラッチ１６、８６、８７の動作状態は個々の処理要求のみに対応する基本的な動作状態であり、複数の処理要求が重複発生した場合には、オン動作が優先するものとする。
【００４２】
ハイブリッドＥＣＵ６００は、補機駆動ユニット８０の運転要求を検出すると本処理ルーチンを開始する。ハイブリッドＥＣＵ６００は、補機駆動ユニット８０の運転要求が補機駆動要求によるものか否かを判定する（ステップＳ２００）。ハイブリッドＥＣＵ６００は、運転要求が補機駆動要求によるものであると判定した場合には（ステップＳ２００：Ｙｅｓ）、エンジン１０が運転中であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。すなわち、車両の状態がＥＶ走行状態またはアイドリングストップ状態にあるのか、エンジン１０が運転状態にあるのかを判定する。ハイブリッドＥＣＵ６００は、エンジン１０が運転中であると判定した場合には（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、エンジン運転時補機駆動処理（ステップＳ２２０）を実行する。
【００４３】
エンジン運転時補機駆動処理では、図７に示すように、ハイブリッドＥＣＵ６００は、エンジン動力遮断用クラッチ１６をオンし、エンジン１０を補機駆動系統の動力源とする。Ａ／Ｃ要求がある場合には、ハイブリッドＥＣＵ６００は、第１クラッチ８６をオフして第２クラッチ８７をオンする。これにより、油圧ポンプ８２は補機駆動系統から遮断され、Ａ／Ｃコンプレッサ８３のみがエンジン１０によって駆動される。これに対して、油圧要求がある場合には、ハイブリッドＥＣＵ６００は、第１クラッチ８６をオンして第２クラッチ８７をオフする。これにより。Ａ／Ｃコンプレッサ８３は補機駆動系統から遮断され、油圧ポンプ８２のみがエンジン１０によって駆動される。Ａ／Ｃ要求および油圧要求の双方が要求されている場合には、ハイブリッドＥＣＵ６００は、第１および第２クラッチ８６、８７を共にオンする。この処理においては、補機駆動用モータＥＣＵ６２０は、補機駆動用モータ８１に対して制御電流を入力されず、補機駆動用モータ８１は空転する。
【００４４】
一方、ハイブリッドＥＣＵ６００は、エンジン１０が運転を停止していると判定した場合には（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、エンジン停止時補機駆動処理（ステップＳ２３０）を実行する。エンジン停止時補機駆動処理では、図７に示すように、ハイブリッドＥＣＵ６００は、エンジン動力遮断用クラッチ１６をオフし、エンジン１０を補機駆動系統から遮断して補機駆動用モータ８１の負荷を軽減する。Ａ／Ｃ要求がある場合には、ハイブリッドＥＣＵ６００は、第１クラッチ８６をオフして第２クラッチ８７をオンする。これにより、油圧ポンプ８２は補機駆動系統から遮断され、Ａ／Ｃコンプレッサ８３のみが補機駆動用モータ８１によって駆動される。これに対して、油圧要求がある場合には、ハイブリッドＥＣＵ６００は、第１クラッチ８６をオンして第２クラッチ８７をオフする。これにより。Ａ／Ｃコンプレッサ８３は補機駆動系統から遮断され、油圧ポンプ８２のみが補機駆動用モータ８１によって駆動される。Ａ／Ｃ要求および油圧要求の双方がある場合には、ハイブリッドＥＣＵ６００は、第１および第２クラッチ８６、８７を共にオンする。補機駆動用モータＥＣＵ６２０は、要求されている油圧、または冷却能力を実現するために必要な出力を出力するように補機駆動用モータ８１を制御する。
【００４５】
ハイブリッドＥＣＵ６００は、補機駆動ユニット８０の運転要求が補機駆動要求によるものでないと判定した場合には（ステップＳ２００：Ｎｏ）、補機駆動ユニット８０の運転要求がエンジン１０の始動要求に基づくものであるか否かを判定する（ステップＳ２４０）。ハイブリッドＥＣＵ６００は、補機駆動ユニット８０の運転要求がエンジン１０の始動要求に基づくものであると判定した場合には（ステップＳ２４０：Ｙｅｓ）、エンジン始動処理を実行する（ステップ２５０）。エンジン始動処理に当たっては、ハイブリッドＥＣＵ６００は、エンジン動力遮断用クラッチ１６をオンする前に、既述のように補機駆動用モータ８１の回転数低減する。次にハイブリッドＥＣＵ６００は、補機駆動用モータ８１の回転数が所定回転数となったところで、図７に示すように第１および第２クラッチ８６、８７をオフし、エンジン動力遮断用クラッチ１６をオンして補機駆動ユニット８０の出力軸８５とクランクシャフト１２とを伝動ベルト１７を介して結合する。補機駆動用モータＥＣＵ６２０は、補機駆動用モータ８１を駆動してエンジン回転数を始動時回転数まで上昇させる。
【００４６】
一方、ハイブリッドＥＣＵ６００は、エンジン１０が運転中であり、補機駆動ユニット８０の運転要求がエンジン１０の始動要求に基づくものではないと判定した場合には（ステップＳ２４０：Ｎｏ）、発電処理を実行する（ステップＳ２６０）。発電処理では、図７に示すようにハイブリッドＥＣＵ６００は、エンジン動力遮断用クラッチ１６をオンし、第１および第２クラッチ８６、８７をオフする。補機駆動用モータ８１は、エンジン１０の駆動力によって回転駆動され、補機駆動用モータＥＣＵ６２０によって磁界形成が制御されることによりジェネレータとして機能する。なお、この発電処理は、このように独立して実行される他、エンジン運転時補機駆動処理（ステップＳ２２０）においても同時に実行され得る。かかる場合には、補機駆動用モータ８１は、補機駆動用モータＥＣＵ６２０によって磁界形成が制御されジェネレータとして機能する。
【００４７】
以上説明したように、本実施例に従う補機駆動装置は、油圧ポンプ８２、Ａ／Ｃコンプレッサ８３の各補記、およびこれら補機を駆動する補機駆動用モータ８１を一体化した補機駆動ユニット８０を備える。したがって、個々の補機を各々搭載する場合と比較して、搭載性が向上すると共に、エンジンルーム内の搭載スペースを有効に利用することができる。
【００４８】
また、補機駆動用モータ８１と油圧ポンプ８２およびＡ／Ｃコンプレッサ８３が第１および第２クラッチ８６、８７を介して同軸上において結合されている。したがって、伝動ベルトおよびプーリを介して補機が駆動される場合と比較して滑り等に伴う伝達ロスを排除することが可能となり、各補機８２、８３と補機駆動用モータ８１との間の伝達ロスを低減することができると共に、補機駆動要求に対して迅速な補機駆動を実現することができる。
【００４９】
さらに、各補機８２、８３と補機駆動用モータ８１とはクラッチ８６、８７を介して結合されているので、駆動要求のない補機を補機駆動系から排除することが可能となり、補機駆動に伴い要求されるエネルギ量を低減し、燃費を向上させることができる。
以上、いくつかの発明の実施の形態に基づき本発明に係る補機駆動装置を説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【００５０】
例えば、上記実施例では補機駆動ユニット８０に油圧ポンプ８２およびＡ／Ｃコンプレッサ８３が含まれる場合について説明したが、これら補機に代えて、ウォータポンプ、オイルポンプ等を含むようにしてもよい。また、上記実施例では２つの補機８６、８７を補機駆動用モータ８１の両端にそれぞれ配置する構成を用いて説明したが、図９に示すように補機駆動用モータ８１の一端にまとめて配置してもよく、さらに、３つ以上の補機を備える場合には、図１０に示すようにすべての補機を一端に配置してもよく、図１１に示すように一端に１つの補機を他端に２つの補機を配置するようにしてもよい。いずれの場合にも、各補機を独立して駆動・停止できるようにクラッチを配置することにより、必要な補機だけを駆動することができる。
【００５１】
また、上記実施例では、クランクシャフト１２と補機駆動ユニット８０の出力軸とを伝動ベルトを介して連結する構成を備えているが、伝動ベルトに代わる動力伝達手段として伝動チェーンを用いても良い。伝動チェーンを用いる場合には、プーリに代えてスプロケットが用いられる。さらに、伝動ベルト、伝動チェーンに代えて、ギヤを介してクランクシャフト１２と補機駆動ユニット８０の出力軸とを連結しても良い。
【００５２】
さらに、上記実施例ではエンジン動力遮断用クラッチ１６、第１および第２クラッチ８６、８７として電磁式クラッチを用いているが、ワンウェイクラッチを用いてもよい。ワンウェイクラッチをエンジン動力遮断クラッチ１６に用いる場合には、例えば、エンジン１０の回転数が補機駆動ユニット８０の回転数よりも高い場合にクラッチが継合するようにする。かかる場合には、補機駆動ユニット８０によってエンジン１０を始動させることはできない（クラッチが継合しない）ので、エンジン１０を始動させるモータを別に備える必要がある。
【００５３】
上記各実施例では、第１モータ２０と第２モータ３０との２つのモータを備え、無段階変速機を実現しているが、１つのモータと遊星歯車装置との組み合わせ、あるいは、１つのモータとトルクコンバータと変速機、自動式有段変速機、手動式変速機、自動式無段変速機（ＣＶＴ）を用いても良い。
【００５４】
上記各実施例では、車両の動力源としてエンジン１０および第１、第２モータ２０、３０を備えるハイブリッド車両に基づいて本発明を説明したが、本発明はいわゆるアイドリングストップ機能を備えたエンジン１０のみを有する車両に対しても適用し得る。かかる場合にも、エンジン１０のアイドリング運転を停止する際にはエンジン１０以外の動力源によって補機を駆動する必要があるからである。また、補機を駆動するにあたって、必要な補機だけを選択的に駆動することによりバッテリ２１０の消耗を抑制し、ひいては燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例において用いられ得る車両の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本実施例に係る補機駆動装置とエンジン１０との配置関係を示す説明図である
【図３】本実施例に係る補機駆動装置の中核をなす補機駆動ユニット８０の構成を示す説明図である。
【図４】車両の制御回路構成を示すブロック図である。
【図５】本実施例が適用されるハイブリッド車両の運転制御を実行するための処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】車速ｖおよび車両要求出力Ｎを用いて駆動力源を決定するためのマップを示す説明図である。
【図７】補機駆動ユニット８０の運転を制御するための処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】図７中の各処理に対応する各クラッチ１６、８６、８７の作動状態を示す説明図である。
【図９】補機駆動ユニット８０の他の配置例を示す模式図である。
【図１０】補機駆動ユニット８０の他の配置例を示す模式図である。
【図１１】補機駆動ユニット８０の他の配置例を示す模式図である。
【符号の説明】
１０…エンジン
１２…クランクシャフト
１３…インジェクタ
１４…点火プラグ
１５…イグナイタ
１６…エンジン動力遮断クラッチ
１７…伝動ベルト
１２０…クランクシャフトプーリ
２０…駆動用モータ
２１…ロータ
２２…ステータ
２３…回転軸
２５…トルクコンバータ
２７…トランスミッション
３０…ドライブシャフト
３１…ディファレンシャルギヤ
３２…車軸
３３…車輪
３６…油圧回路
５０…エンジン回転数センサ
５１…第１レゾルバ
５２…第２レゾルバ
５３…第３レゾルバ
５４…車速センサ
５５…アクセル開度センサ
５６…ブレーキペダル踏み込みセンサ
５７…シフトポジションセンサ
５８…ＳＯＣセンサ
６０…制御ユニット
６００…ハイブリッドＥＣＵ
６１０…エンジンＥＣＵ
６２０…補機駆動用モータＥＣＵ
８０…補機駆動ユニット
８１…補機駆動用モータ
８２…油圧ポンプ
８３…Ａ／Ｃコンプレッサ
８４…外部ケース
８５…外部出力軸
８６…第１クラッチ
８７…第２クラッチ
８２Ｓ、８３Ｓ…吸入ポート
８２Ｄ、８３Ｄ…吐出ポート
８１１…固定子
８１２…回転子
８１３…中空出力軸
８１４…中実出力軸
８４１…ベアリング
８５１…プーリ
【図１】
0004140168.tif 000002
【図２】
0004140168.tif 000003
【図３】
0004140168.tif 000004
【図４】
0004140168.tif 000005
【図５】
0004140168.tif 000006
【図６】
0004140168.tif 000007
【図７】
0004140168.tif 000008
【図８】
0004140168.tif 000009
【図９】
0004140168.tif 000010
【図１０】
0004140168.tif 000011
【図１１】
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