JP2001298804A - 内燃機関の間欠運転機能を有する車両の補機駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動力伝達効率の良く、要求される収容スペ
ースが小さい補機駆動装置を提供すること。 【解決手段】エンジン１０には、クランクシャフト１２
の一端に補機駆動用モータ８０が装着されている。補機
駆動用モータ８０は、回転子８１が固定されている出力
軸８２の軸方向に回転子８１と固定子８３とが対抗配置
されている偏平型のモータである。固定子８３と対向す
る回転子８１の表面には複数の永久磁石が配置されてい
る。固定子８３には回転磁界を形成するための三相コイ
ルが巻回されている。出力軸８２はベアリング８４１を
介して外側ケース８４によって回転自在に支持されてい
る。出力軸８２の一端８２１はクラッチ１６を介してク
ランクシャフト１２の一端と結合されており、出力軸８
２の他端８２２には補機を駆動するためのプーリ８２３
が装着されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の間欠運
転機能を有する車両およびその車両に用いられる始動制
御装置に関する。

【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）にウオータポンプ、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。特に、補機駆動用電動機を
用いて内燃機関を始動回転させる場合には、ファンベル
トに高い負荷が掛かるため強度の高いファンベルトを用
いる必要があった。また、補機駆動用電動機の搭載スペ
ースを確保するために、各補機を初めとするエンジンル
ーム内の機器のレイアウトを工夫しなければならなかっ
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、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、要求される収容スペー
スが小さい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
能であると共に、前記内燃機関の運転時には前記内燃機
関の出力軸により補機が駆動される車両における、前記
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、
前記内燃機関の出力軸と同軸または平行に配置されてい
ると共に、その一端が前記内燃機関の出力軸と結合され
ている出力軸を有する電動機と、前記電動機の出力軸の
他端と前記補機との間の動力の伝達を行う動力伝達手段
とを備えることを特徴とする。なお、内燃機関の出力軸
と平行に配置されるのは電動機自身であってもよく、あ
るいは、電動機の出力軸であってもよい。いずれの場合
にも、内燃機関の出力軸と電動機の出力軸とが直接的に
結合されていればよい。

【０００７】本発明の第１の態様に係る補機駆動装置に
よれば、内燃機関の出力軸と同軸または平行に配置され
ていると共に、その一端が内燃機関の出力軸と結合され
ている出力軸を有する電動機を備えるので、動力伝達効
率の良い補機駆動装置を提供することができる。

【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の一端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、前記電動機の出力
軸と前記内燃機関の出力軸との間の動力の伝達を遮断ま
たは許容する継合装置を備えることができる。また、前
記継合装置は、前記内燃機関の始動時には動力伝達許容
状態とされ、前記電動機は前記内燃機関を始動回転させ
ることができる。このような構成を備えることにより電
動機によって内燃機関を直接駆動して内燃機関の回転数
を始動回転数まで上昇させることができる。

【０００９】なお、内燃機関の出力軸と電動機の出力軸
との結合は、動力を伝達損失なく直接伝達可能であるよ
うに結合されていれば良く、例えば、内燃機関の出力軸
と電動機の出力軸とは平行に配置され、歯車を介して結
合されていても良い。この場合には、歯車比を変更する
ことによって両出力軸との間の回転速度を変更すること
ができる。かかる場合には、内燃機関と電動機とを駆動
力が直接伝達され得る状態にて、内燃機関に対する電動
機の配置位置の自由度を高くすることができる。

【００１０】本発明の第１の態様に係る補機駆動装置に
おいて、前記電動機は、前記出力軸方向の長さが前記出
力軸の法線方向の長さよりも短くても良い。また、前記
電動機は前記電動機の出力軸方向に対向する回転子と固
定子とを備える偏平型電動機であっても良い。かかる構
成を備える場合には、電動機に要求される収容スペース
を小さくすることができる。この結果、エンジンルーム
内における電動機、補機の配置の自由度を高くすること
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、前記継合装置は、前記内燃機関の出力軸の回転
数が前記電動機の出力軸の回転数よりも高い場合には前
記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸との間の動力
の伝達を許容するワンウェイクラッチであっても良く、
あるいは、前記継合装置は、前記内燃機関の出力軸の回
転数、および前記電動機の出力軸の回転数にかかわらず
任意に前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸との
間の動力の伝達を遮断または許容する電磁式クラッチで
あっても良い。また、前記電磁式クラッチは、前記内燃
機関の始動時には動力伝達許容状態とされ、前記電動機
は前記内燃機関を始動回転させることができる。ワンウ
ェイクラッチの場合には構造が簡単であるという利点が
あり、電磁式クラッチの場合には、２方向の動力伝達を
実現することができるという利点がある。

【００１２】本発明の第２の態様は、車両状態に応じて
出力軸を有する内燃機関の運転停止および運転再開を実
行可能な車両を提供する。本発明の第２の態様に係る車
両は、前記内燃機関の出力軸と同軸または平行に配置さ
れていると共に、その一端が前記内燃機関の出力軸と結
合されている出力軸を有する電動機と、前記電動機の出
力軸の他端と前記補機との間の動力の伝達を行う動力伝
達手段と、前記内燃機関の運転時には前記内燃機関によ
って前記補機を駆動し、前記内燃機関の運転停止中には
前記電動機によって前記補機を駆動する補機駆動手段と
を備えることを特徴とする。

【００１３】本発明の第２の態様に係る車両によれば、
内燃機関の出力軸と同軸または平行に配置されていると
共に、その一端が内燃機関の出力軸と結合されている出
力軸を有する電動機を備えるので、車両のエンジンルー
ム内における電動機、内燃機関、補機等の搭載性を向上
することができる。また、電動機、補機等の配置の自由
度を高くすることができる。

【００１４】本発明の第３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よれば、本発明の第１の態様に
係る補機駆動装置を含むので、エンジンルーム内におけ
る電動機、内燃機関、補機等の配置の自由度が高い車両
を実現することができる。

【００１５】

【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。

【００１６】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および補機駆動装置
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１
６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１
６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には、クランクシャフト１２
の一端（駆動用モータ２０が配置されていない側）に、
補機駆動用モータ８０が装着されている。補機駆動用モ
ータ８０は、回転子８１が固定されている出力軸８２の
軸方向に回転子８１と固定子８３とが対抗配置されてい
る偏平型のモータである。固定子８３と対向する回転子
８１の表面には複数の永久磁石が配置されている。固定
子８３には回転磁界を形成するための三相コイルが巻回
されている。出力軸８２はベアリング８４１を介して外
側ケース８４によって回転自在に支持されている。出力
軸８２の一端８２１（エンジン１０側）はクラッチ１６
を介してクランクシャフト１２の一端と結合されてお
り、出力軸８２の他端８２２には補機９０を駆動するた
めのプーリ８２３が装着されている。補機駆動用モータ
８０の固定子８３には第１インバータ２００が接続され
ており、第１インバータ２００はバッテリ（二次電池）
２１０と接続されていると共に、制御線を介して制御ユ
ニット６０と接続されている。

【００２０】エンジン１０の周囲には、補機駆動用モー
タ８０を中心にして図２に示すようにウォータポンプ９
１、エアコン用コンプレッサ９２、パワーステアリング
用ポンプ９３等の補機９０が配置されている。各補機９
１、９２、９３の動力入力軸の一端にはプーリ９１１、
９２１、９３１がそれぞれ装着されている。補機駆動用
モータ８０のプーリ８２３と各補機のプーリ９１１、９
２１、９３１には、補機駆動用モータ８０またはエンジ
ン１０の駆動力を各補機９１、９２、９３に伝達するた
めの伝動ベルト１７が架装されている。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。

【００２１】補機駆動用モータ８０は、信号停止時等の
一時的な車両停止時、あるいは、第２モータ３０のみに
よる車両駆動時（車両走行時）におけるエンジン１０の
運転中断時に補機９０を駆動する。補機駆動用モータ８
０は、エンジン１０を始動させる際のスタータモータと
しても機能する。すなわち、本実施例においては、従来
のエンジンのみを有する車両に備えられていたギヤ駆動
によりエンジンを回転始動させるエンジン始動専用のス
タータモータを有していない。補機駆動用モータ８０お
よびクラッチ１６の詳細な動作については後述する。

【００２２】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４
０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。

【００２３】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３
１、その外周面に複数の永久磁石３２を備えたロータ３
３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。

【００２４】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７
０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３
３）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７
０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。

【００２５】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ＥＣＵ６
１０、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。

【００２６】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８
０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。

【００２７】エンジンＥＣＵ６１０は、ハイブリッドＥ
ＣＵ６００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ＥＣＵ
６００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。

【００２８】補機駆動用モータＥＣＵ６２０には、補機
駆動用モータ８０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８０を制御し、エンジン１０停
止時における補機９０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１
０の運転を再開させる際には、ハイブリッドＥＣＵ６０
０からの要求に基づき補機駆動用モータ８０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。

【００２９】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ＥＣＵ６
２０は、補機駆動駆動用モータ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ＥＣＵ６
１０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。

【００３０】エンジン始動後、ハイブリッドＥＣＵ６０
０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を用いて決定する（ステップＳ１
２０）。ハイブリッドＥＣＵ６００は、エンジンＥＣＵ
６１０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Ｓ
１３０）。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。

【００３１】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９０が駆動される。この場合の補機駆動用モー
タ８０の動作については後述する。

【００３２】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２
０、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７
１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ＥＣ
Ｕ６００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Ｓ
１６０）。かかる場合には、後述するように補機駆動用
モータ８０によって補機９０が駆動される。

【００３３】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７
０、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。

【００３４】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１
０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。

【００３５】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３
０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。

【００３６】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１
０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。

【００３７】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２１
０を充電する。

【００３８】なお、エンジン１０を始動させる際に、補
機駆動用モータ８０が補機を駆動中の場合には、補機駆
動用モータ８０に対して反転位相電流を入力して補機駆
動用モータ８０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８
０の回転数が所定値に到達したところで後述するエンジ
ン始動処理を実行する。

【００３９】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ＳＯ
Ｃ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、補機駆動用モ
ータ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。

【００４０】次に図７を参照して補機駆動用モータ８０
の動作について説明する。図６は補機駆動用モータ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。

【００４１】ハイブリッドＥＣＵ６００は、補機駆動用
モータ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、補機駆動用モー
タ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ＥＣＵ６０
０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Ｓ２１
０）。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。エンジン運転
時補機駆動処理では、ハイブリッドＥＣＵ６００は、エ
ンジン動力遮断用クラッチ１６をオンし、エンジン１０
を補機駆動系統の動力源とする。これにより、補機９
１、９２、９３が伝動ベルト１７を介してエンジン１０
によって駆動される。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８０に対して
制御電流を入力せず、補機駆動用モータ８０は空転す
る。

【００４２】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、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８０の負荷を軽
減する。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８０を制御し、補機
駆動用モータ８０の駆動力は伝動ベルト１７を介して補
機９１、９２、９３に伝達される。

【００４３】ハイブリッドＥＣＵ６００は、補機駆動用
モータ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
駆動用モータ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Ｓ２４
０）。ハイブリッドＥＣＵ６００は、補機駆動用モータ
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：Ｙｅ
ｓ）、エンジン始動処理を実行する（ステップ２５
０）。エンジン始動処理に当たっては、ハイブリッドＥ
ＣＵ６００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８０の回転数
を低減する。次にハイブリッドＥＣＵ６００は、補機駆
動用モータ８０の回転数が所定回転数となったところ
で、エンジン動力遮断用クラッチ１６をオンして補機駆
動用モータ８０の出力軸７５とクランクシャフト１２と
を直接結合する。すなわち、補機駆動用モータ８０とク
ランクシャフト１２とは直結され、クランクシャフト１
２は補機駆動用モータ８０によって直接駆動される。補
機駆動用モータＥＣＵ６２０は、第１インバータ２００
を介して補機駆動用モータ８０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。

【００４４】一方、ハイブリッドＥＣＵ６００は、エン
ジン１０が運転中であり、補機駆動用モータ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、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。補機駆動用モータ８０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８０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。

【００４５】以上説明したように本発明に係る補機駆動
装置によれば、補機駆動用モータ８０の出力軸８２とク
ランクシャフト１２とが同軸上に配置されていると共
に、エンジン動力遮断クラッチ１６を介して直接結合さ
れている。したがって、補機駆動用モータ８０とエンジ
ン１０との間における動力伝達効率を向上させることが
できる。すなわち、伝動ベルトやプーリを介して補機駆
動用モータとエンジンとが連結されていた場合に生じて
いた、ベルトの滑り等に伴う伝達ロスを排除することが
できる。

【００４６】また、補機駆動用モータ８０によってエン
ジン１０を始動させる際に、ベルトの耐久性等を考慮す
る必要がなく必要な駆動力でクランクシャフト１２を駆
動することができる。伝動ベルトを介して補機駆動用モ
ータとエンジンとが連結されていた場合には、特に、補
機駆動用モータ８０によりエンジンを始動する際の伝動
ベルトに掛かる負荷が問題となっていたが、本実施例に
よれば、補機駆動用モータ８０とエンジン１０との結合
に伝動ベルトを用いていないのでこのような問題を排除
することができる。また、伝動ベルトの耐久性を懸念す
ることなく、補機駆動用モータ８０により頻繁にエンジ
ン１０の始動処理を実行することができる。

【００４７】以上、いくつかの発明の実施の形態に基づ
き本発明に係る車両の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。

【００４８】例えば、上記実施例ではクランクシャフト
１２および補機駆動用モータ８０の出力軸８２とは同軸
上に配置され、エンジン動力遮断クラッチ１６を介して
結合されているが、図８に示すように補機駆動用モータ
８０の出力軸８２をクランクシャフト１２に対して平行
にずらした位置に配置しても良い。すなわち、出力軸８
２とクランクシャフト１２の平行関係を維持したまま、
補機駆動用モータ８０をクランクシャフト１２の軸上以
外の場所に配置しても良い。かかる場合には、補機駆動
用モータ８０の出力軸８２に装着されているギヤ７２４
とクランクシャフト１２に装着されているギヤ１２１を
介して連結することにより、補機駆動用モータ８０とエ
ンジン１０との間における伝達ロスを低減することがで
きる。また、このような配置によって、補機駆動用モー
タ８０の配置場所の自由度を高めることができる。

【００４９】上記実施例では、補機駆動用モータ８０と
して回転子と固定子とが軸方向に対向する偏平型モータ
を用いたが、回転軸方向の長さよりも径方向の長さが大
きなモータで有ればこれに限られず、例えば、回転子の
外周面と固定子とが対向する一般的なモータを用いても
良い。

【００５０】また、上記実施例では、補機駆動用モータ
８０の出力軸８２と補機９０の入力軸を伝動ベルト１７
を介して連結する構成を備えているが、伝動ベルト１７
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。

【００５１】さらに、上記実施例ではエンジン動力遮断
用クラッチ１６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用モータ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。ワンウェイクラッチは、電磁式クラッチと比較して
構造が簡単であると共に、特別な制御回路を必要とせ
ず、さらに安価であるという利点を有する。その一方
で、補機駆動用モータ８０によりクランクシャフト１２
を回転させる場合には非継合状態となるので、補機駆動
用モータ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。

【００５２】上記各実施例では、トランスミッション２
７として５段有段式のオートマチックを用いたが、ＡＴ
に代えて手動式変速機、自動式無段変速機（ＣＶＴ）を
用いても良い。

【００５３】上記実施例では、車両発進時に駆動用モー
タ２０のみによって、または、エンジン１０のみによっ
て車両要求出力を出力して車両を発進させているが、こ
れに加えて条件に応じてエンジン１０および駆動用モー
タ２０によって車両要求出力を出力して車両を発進させ
てもよい。車両発進時における車両要求出力が駆動用モ
ータ２０の出力可能出力を超えている場合に、車両要求
出力に応じた出力を出力することができる。

【００５４】上記各実施例では、車両の動力源としてエ
ンジン１０および車両駆動用モータ２０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
駆動用モータ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】補機駆動用モータ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】補機駆動用モータ８０の他の配置例を示す説明
図である。

【符号の説明】

１０…エンジン １２…クランクシャフト １２１…ギヤ 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 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…補機駆動用モータ ８１…回転子 ８２…出力軸 ８３…固定子 ８４…外部ケース ８１３…中空出力軸 ８１４…中実出力軸 ８２３…プーリ ８２４…ギヤ ８４１…ベアリング ９０…補機 ２００…第１インバータ ２１０…バッテリ ２２０…第２インバータ ２３０…第３インバータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 29/06 Ｆ０２Ｄ 29/06 Ｊ Ｆ０２Ｎ 11/00 Ｇ Ｆ０２Ｎ 11/00 15/02 Ｄ 15/02 Ｈ０２Ｋ 21/14 Ｍ Ｈ０２Ｋ 21/14 21/24 Ｍ 21/24 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｅ (72)発明者 平子 勝 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 後藤 一裕 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G092 AA01 AB02 AC02 AC03 BB01 DE01S EA14 3G093 AA01 AA05 AA06 AA07 BA21 BA22 CA01 CA04 DA01 DA06 DB05 DB11 DB15 DB19 EA05 EB08 EC02 FA10 5H115 PA11 PA12 PG04 PU02 PU10 PU25 PV10 QE12 QE17 QI04 RB11 SE04 TB03 TE03 TI01 TO21 5H621 BB10 GA01 GA04 JK13 JK15

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【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であると共に、前記内燃機関の運
   転時には前記内燃機関の出力軸により補機が駆動される
   車両における、前記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、 前記内燃機関の出力軸と同軸または平行に配置されてい
   ると共に、その一端が前記内燃機関の出力軸と結合され
   ている出力軸を有する電動機と、 前記電動機の出力軸の他端と前記補機との間の動力の伝
   達を行う動力伝達手段とを備える補機駆動装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の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
   間に配置されていると共に、前記電動機の出力軸と前記
   内燃機関の出力軸との間の動力の伝達を遮断または許容
   する継合装置を備えることを特徴とする補機駆動装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の補機駆動装置において、 前記継合装置は、前記内燃機関の始動時には動力伝達許
   容状態とされ、前記電動機は前記内燃機関を始動回転さ
   せることを特徴とする補機駆動装置。
4. 【請求項４】請求項１または請求項２に記載の補機駆動
   装置において、 前記電動機は、前記出力軸方向の長さが前記出力軸の法
   線方向の長さよりも短いことを特徴とする補機駆動装
   置。
5. 【請求項５】請求項４に記載の補機駆動装置において、 前記電動機は前記電動機の出力軸方向に対向する回転子
   と固定子とを備える偏平型電動機であることを特徴とす
   る補機駆動装置。
6. 【請求項６】請求項２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において、 前記継合装置は、前記内燃機関の出力軸の回転数が前記
   電動機の出力軸の回転数よりも高い場合には前記内燃機
   関の出力軸と前記電動機の出力軸との間の動力の伝達を
   許容するワンウェイクラッチであることを特徴とする補
   機駆動装置。
7. 【請求項７】請求項２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において、 前記継合装置は、前記内燃機関の出力軸の回転数、およ
   び前記電動機の出力軸の回転数にかかわらず任意に前記
   内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸との間の動力の
   伝達を遮断または許容する電磁式クラッチであることを
   特徴とする補機駆動装置。
8. 【請求項８】請求項７に記載の補機駆動装置において、 前記電磁式クラッチは、前記内燃機関の始動時には動力
   伝達許容状態とされ、前記電動機は前記内燃機関を始動
   回転させることを特徴とする補機駆動装置。
9. 【請求項９】出力軸を有する内燃機関の運転停止および
   運転再開を車両状態に応じて実行可能な車両であって、 前記内燃機関の出力軸と同軸または平行に配置されてい
   ると共に、その一端が前記内燃機関の出力軸と結合され
   ている出力軸を有する電動機と、 前記電動機の出力軸の他端と前記補機との間の動力の伝
   達を行う動力伝達手段と、 前記内燃機関の運転時には前記内燃機関によって前記補
   機を駆動し、前記内燃機関の運転停止中には前記電動機
   によって前記補機を駆動する補機駆動手段とを備える車
   両。
10. 【請求項１０】請求項２ないし請求項８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。