JP2006029152A

JP2006029152A - 車両用駆動装置

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Publication number: JP2006029152A
Application number: JP2004206739A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Akita; 裕之秋田; Yoshito Asao; 淑人浅尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2024-07-14
Also published as: JP4209364B2

Abstract

【課題】エンジンを始動させる回転電機を備えた車両用駆動装置において、アイドリングストップによるエンジン停止時等において、回転電機の冷却を向上することができる車両用駆動装置を提供する。
【解決手段】エンジン１の始動時にバッテリ５の電力により駆動されてエンジン１を始動する回転電機２と、回転電機２内部を冷却するファン２８と、エンジン１および回転電機２の間で回転駆動力を伝達するプーリ１ｂ、２ｂおよび伝動ベルト６で成る回転伝達機構と、回転電機２と回転伝達機構の間に設けられ、回転電機２と回転伝達機構との間の回転伝達を連結又は解除する回転電機用クラッチ３を備え、アイドリングストップ制御のエンジン停止時において、回転電機用クラッチ３により回転電機２と回転伝達機構との間の回転伝達を解除し、回転電機２を回転駆動して回転電機２の内部を冷却する。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンと、エンジンを始動させる回転電機を備えた車両用駆動装置に係り、アイドリングストップによるエンジン停止時等において、回転電機の冷却を向上することができる車両用駆動装置に関するものである。

従来、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停止させ、運転者の始動要求に応じて内燃機関の運転を再開させるいわゆるアイドリングストップ制御機能を備える車両が提案されている。このような内燃機関の自動運転停止・運転再開機能を備える車両では、内燃機関および補機とファンベルトを介して連動可能に連結されている補機駆動用電動機が備えられており、内燃機関の運転停止時には補機駆動用電動機によってコンプレッサ等の補機が駆動され、内燃機関の運転時には内燃機関によって補機が駆動される。また、補機駆動用電動機による補機駆動時に内燃機関を駆動系から遮断して補機駆動用電動機の負荷を軽減するために、内燃機関のクランクシャフトとプーリの間には内燃機関と補機駆動用電動機との連結を解放・継合するクラッチ（継合機構）が配置されている。

補機駆動用電動機は、内燃機関の運転を再開する際に内燃機関を始動させる電動機としても機能し、内燃機関の運転開始時にはクラッチによって内燃機関と補機駆動中の補機駆動用電動機との連結が継合されることにより内燃機関の回転数が始動回転数まで上昇させられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２４８４７０（段落［０００２］、［０００３］）

しかしながら、上記従来の装置においては、アイドリングストップして内燃機関が停止した場合であって、補機駆動用電動機がコンプレッサ等の補機を駆動していない時は、電動機は回転していないので、熱慣性や内燃機関からの受熱に対し、冷却風を流して温度を下げることはできない。
次にアイドリングストップを解除してエンジンを始動する際には、回転電機に電流を流して短時間にトルクを発生させる。その時間はおよそ０．５秒以内くらいである。この時間が長くなるとエンジン始動が遅れ、自動車が動く時間が遅れて快適性や安全性を損なうという問題がある。また、始動時間を短くするほど快適性、安全性を向上することができる。始動時間を早くするには短時間に大きな電流を流すことになるので発熱が大きくなる。ここでアイドリング中に十分に冷却されていることが重要になり、回転電機に通電し始めるときの温度を低く抑えるほど大きな電流を流すことが出来るので自動車の快適性を向上できる。アイドリング中の温度をより低くするためにはアイドリング中にも回転電機単独で回転し、ファンによる冷却風で回転電機を冷却することが有効である。

この発明は上記のような課題を解消するためになされたものであり、アイドリングストップ制御により内燃機関が停止した状態で、かつコンプレッサ等の補機を駆動していない場合等においても、単独で回転電機を回転することができ、熱慣性やエンジンからの受熱により回転電機の温度が上昇することを防止する。

第１の発明に係る車両用駆動装置は、エンジンと、バッテリと、エンジンの始動時にバッテリの電力により駆動されてエンジンを始動する回転電機と、回転電機内部を冷却するファンと、エンジンの回転軸と回転電機の回転軸との間に設けられ、エンジンおよび回転電機の間で回転駆動力を伝達するプーリおよび伝動ベルトで成る回転伝達機構と、回転電機と回転伝達機構の間に設けられ、回転電機と回転伝達機構との間の回転伝達を連結又は解除する回転電機用クラッチとを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明に係る車両用駆動装置は、第１の発明に加えて、補機と、補機の回転軸と回転電機の回転軸との間に設けられ、補機および回転電機の間で回転駆動力を伝達するプーリおよび伝動ベルトから成る第２の回転伝達機構と、第２の回転伝達機構における回転伝達を連結又は解除する補機用クラッチを備えたことを特徴とする。

第１の発明の車両用駆動装置によれば、エンジンの回転軸と回転電機の回転軸との間に、エンジンおよび回転電機の間で回転駆動力を伝達する回転伝達機構を備え、回転電機と回転伝達機構の間に設けられた回転電機用クラッチにより、回転電機と回転伝達機構との間の回転伝達を連結又は解除するようにしたので、エンジンが回転している場合にも、停止している場合にも、回転電機を回転駆動することができ、回転電機に設置したファンの回転により回転電機本体を冷却することができる。

第２の発明の車両用駆動装置によれば、エンジンの回転軸と回転電機の回転軸との間に、回転駆動力を伝達する回転伝達機構を備え、補機の回転軸と回転電機の回転軸との間に、回転駆動力を伝達する第２の回転伝達機構を備え、回転電機と回転伝達機構の間に設けられた回転電機用クラッチにより、回転電機と回転伝達機構との間の回転伝達を連結又は解除するとともに、補機用クラッチにより第２の回転伝達機構における回転伝達を連結又は解除するようにしたので、エンジンが回転している場合にも、停止している場合にも、補機を駆動することができ、また、回転電機２を回転駆動することができる。その結果、エンジンの回転又は停止、補機の駆動又は非駆動に関わらず、回転電機に設置したファンの回転により回転電機本体を冷却することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による回転電機およびエンジンを搭載した車両用駆動装置を示す概略構成図である。

図１において、エンジン１は車両の駆動力源であり、エンジン１のクランクシャフト（図示せず）には、出力トルクを増幅するトルクコンバータ（図示せず）と、最大減速比と最小減速比の間で減速比を変更可能な変速装置１２２が結合されている。変速装置１２２の動力軸はドライブシャフト１２４、ディファレンシャルギヤ１２５、車軸１２６を介して車輪１２７と結合されている。

回転電機２には、インバータユニット４が配設され、このインバータユニット４にはバッテリ５が接続されている。エンジン１の始動時に、直流電力がバッテリ５からインバータユニット４に給電され、インバータユニット４によって（三相）交流電力に変換され、この（三相）交流電力が回転電機２に給電されて、回転電機２が運転される。そして、回転電機２の回転動力がエンジン１に伝達されて、エンジンが始動される。そして、エンジン始動後は、エンジン１の回転動力が回転電機２に伝達される。

エンジン１のクランクシャフトに連結される回転軸１ａにはプーリ１ｂが、回転電機２の回転軸２ａにはプーリ２ｂがそれぞれ配設されている。エンジン１側のプーリ１ｂと回転電機２側のプーリ２ｂの間には、回転電機２の駆動力によってエンジン１を始動させる又はエンジン１の駆動力を回転電機２に伝達させるための伝動ベルト６が懸架されている。

回転電機２の回転軸２ａ、つまり回転電機２とプーリ２ｂの間には、回転電機用クラッチ３が配設されている。なお、このクラッチ３は図１に示すようにプーリ２ｂと別に備えられても良いし、プーリ２ｂに内蔵されても良い。この回転電機用クラッチ３によって、回転電機２と伝動ベルト４との間における動力伝達の切断および接続が行われる。

さらに、回転電機２には、回転電機内部の温度を検出する温度センサ７が設けられている。温度センサ７の検出出力は、ＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、後述するように、電子制御ユニット（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）であり、エンジン１の各種制御（アイドリングストップ制御を含む）を行うと共に、回転電機２のインバータユニット４のスイッチング制御や、回転電機用クラッチ３のＯＮ／ＯＦＦ制御を実施する。

図２はこの発明の実施の形態１による回転電機に関する回路構成を示す図である。

図２において、回転電機２は、電機子の電機子巻線２４と回転子の界磁巻線２１とを備えている。インバータユニット４は、複数のスイッチング素子４１と各スイッチング素子４１に並列に接続されたダイオード４２からなるインバータモジュール４０と、このインバータモジュール４０に並列に接続されたコンデンサ４３とを備えている。そして、インバータモジュール４０は、それおぞれ並列に接続されたスイッチング素子４１およびダイオード４２から成る上アーム、下アームの組を直列に接続したものを、並列に３個（三相に対応）配置して構成されている。

電機子巻線２４の各Ｙ結線（スター結線）端部が、交流配線９を介して、直列に接続されたスイッチング素子４１の中間点にそれぞれ接続されている。また、バッテリ５の正極側端子及び負極側端子が、直列配線８を介してインバータモジュール４０の正極側および負極側にそれぞれ接続されている。

インバータモジュール４０において、ＥＣＵ１０によりスイッチング素子４１のスイッチング動作が制御される。また、ＥＣＵ１０は、界磁電流制御装置４５を制御して界磁巻線２１に流す界磁電流を調整する。

図３はこの発明の実施の形態１による回転電機の構造を示す側面断面図である。

図３において、回転電機２は、フロントブラケット１８とリヤブラケット１９とからなるケースと、当該ケース内に回転自在に配設されたシャフト１６と、シャフト１６に固着され界磁巻線２１を備えた回転子２０と、電機子巻線２４が巻回された電機子鉄心２３を備え回転子２０を囲むように配設された電機子２２を備えている。そして、フロントブラケット１８とリヤブラケット１９が通しボルト２５により締着一体化されている。回転子２０の軸方向両端部にはファン２８がそれぞれ固着されている。シャフト１６のリヤ側には一対のスリップリング２９が装着されている。そして、ブラシホルダ３０がシャフト１６のリヤ側外周に位置するようにリヤブラケット１９の内壁面に配設され、一対のブラシ３１がスリップリング２９に摺接するようにブラシホルダ３０内に配設されている。また、吸気孔１８ａ、１９ａがフロントブラケット１８およびリヤブラケット１９の端面に設けられ、排気孔１８ｂ、１９ｂがフロントブラケット１８およびリヤブラケット１９の側面に設けられている。なお、図示していないが、シャフト１６と図１の回転軸２ａは連結されている。

インバータユニット４は、絶縁性樹脂からなるケース４６と、ケース４６に一体に形成されたヒートシンク４７とから構成されている。このヒートシンク４７は銅、アルミニウム等の良熱伝導性金属を用い、軸方向に延びるフィン４７ａが周方向に等角ピッチでヒートシンク４７の内壁面に設けられている。そして、回路基板４８が電気的絶縁状態でヒートシンク４７上に配設されてケース４６内に収納されている。この回路基板４８には、インバータユニット４を構成するスイッチング素子４１、ダイオード４２、コンデンサ４３が搭載されている。

このように構成されたインバータユニット４は、ヒートシンク４７がリヤブラケット１９のベアリングボックス１９ｃを囲むように、リヤブラケット１９の端面に直接取り付けられている。そして、電機子巻線２４のＹ結線端部から延びる三相線２０１、２０２、２０３がリヤブラケット１９から延出し、インバータユニット４に電気的に接続されている。さらに、バッテリからの直流配線がインバータユニット４の電源端子４９に接続されている。

図４はこの発明の実施の形態１によるＥＣＵ（電子制御ユニット）の構成を示すブロック図である。

図において、ＥＣＵ１０は、各種演算処理を実行する中央演算処理装置としてのＣＰＵ１１、各種制御プログラムを格納したＲＯＭ１２、各種データを格納するＲＡＭ１３、バックアップＲＡＭ１４（以下、Ｂ／ＵＲＡＭと称する）等を中心に論理演算回路として構成されている。

ここで、ＲＯＭ１２は、各種制御プログラムや各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されるメモリであり、ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、Ｂ／ＵＲＡＭ１４は制御装置の電源ＯＦＦ時に保存すべきデータを記憶する不揮発性のメモリである。そして、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、及びＢ／ＵＲＡＭ１４は、各種センサからの検出信号を入力する入力ポート１５及び各種アクチュエータに制御信号を出力する出力ポート１６に対しバス１７を介して接続されている。

ＥＣＵ１０の入力ポート１５には、手動キー操作によりエンジンを始動又は停止するイグニッションスイッチ５１、エンジンの回転数を検出する回転数センサ５２、車速を検出する車速センサ５３、変速装置のニュートラル位置を検出するニュートラルスイッチ５４、エンジンの冷却水温を検出する水温センサ５５、クラッチペダル（図示略）を軽く踏込んだときにＯＮ（オン）となるクラッチアッパスイッチ５６、クラッチペダルを一杯に踏込んだときにＯＮとなるクラッチロアスイッチ５７、回転電機内部の温度を検出する温度センサ７、エンジンのアイドル運転を検出するアイドルスイッチ６２、電源を供給するバッテリ５等の信号線が接続されている。

このうち、アイドルスイッチ６２は、エンジン１のスロットルバルブ（図示略）等に設けられ、スロットル開度によりエンジン１のアイドル運転を検出する。

また、ＥＣＵ１０の出力ポート１６には、エンジンの点火プラグ（図示略）を火花点火するイグナイタ７１、エンジンに燃料を噴射供給するインジェクタ（燃料噴射弁）７２、イグニッションスイッチ７１のＯＮまたは自動始動制御による始動信号によりエンジンをクランキングする回転電機２、アイドル空気流量を調整するＩＳＣ（ＩｄｌｅＳｐｅｅｄＣｏｎｔｒｏｌ）バルブ７４、回転電機用のクラッチ３等の信号線が接続されている。

このうち、ＩＳＣバルブ７４は、スロットルバルブを迂回して吸気するバイパス通路に設けられ、このバイパス通路を開閉することによりアイドル時のアイドル空気流量を調整する。

そして、ＥＣＵ１０は、入力ポート１５からの信号を入力し、エンジン１の各種制御（アイドリングストップ制御を含む）を行うと共に、回転電機２のインバータユニット４のスイッチング制御、回転電機用クラッチ３のＯＮ／ＯＦＦ制御等を実施するものである。

次に、この発明の実施の形態１による車両用駆動装置の動作を図５に基づいて説明する。図５は車両のそれぞれの状態における、エンジン、回転電機用クラッチ、回転電機の動作状況を示すものである。

Ｉ．車両走行中
（ａ）車両が走行中であり、回転電機２の冷却又は発電を必要とする場合
図１において、車両の走行中は、エンジン１は車両の駆動源となり、クランクシャフト（図示せず）及び回転軸１ａを介してエンジン側プーリ１ｂ、伝動ベルト６、回転電機側プーリ２ｂが回転駆動されている。この時、回転電機用クラッチ３は、ＥＣＵ１０によりＯＮ制御されており、回転電機用プーリ２ｂの回転駆動が、回転軸２ａを介して回転電機２のシャフト１６に伝達される。

回転電機２が回転駆動されることにより、図３において、回転子２０が回転駆動されて、ファン２８が回転する。これにより、図３中矢印に示すように、冷却風が吸気孔１８ａ、１９ａからフロント及びリヤブラケット１８、１９内に導入され、ファン２８により遠心方向に曲げられて排気孔１８ｂ、１９ｂから排出される冷却風の流れが形成される。そして、この冷却風により、電機子巻線２４が冷却される。この時、冷却風が、ヒートシンク４７のフィン４７ａに沿って流れ、スイッチング素子４１およびダイオード４２で発生した熱がフィン４７ａを介して冷却風に放熱される。

一方、回転電機２の回転子２０が回転駆動されて電機子巻線２４に三相交流電力が誘起される。そこで、ＥＣＵ１０の指令により図２に示すインバータユニット４の各スイッチング素子４１をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、電機子巻線２４に誘起された三相交流電力を直流に変換して、バッテリ５を充電する。

（ｂ）車両が走行中であり、回転電機２の冷却及び発電を必要としない場合
図１において、エンジン１の回転駆動力は、クランクシャフト（図示せず）及び回転軸１ａを介してエンジン側プーリ１ｂ、伝動ベルト６、回転電機側プーリ２ｂに伝達されている。しかしながら、この時、ＥＣＵ１０により回転電機用クラッチ３をＯＦＦ制御することにより、回転電機用プーリ２ｂの回転駆動力が、回転軸２ａを介して回転電機２のシャフト１６に伝達されない。したがって、回転電機２は停止状態となる。

ＩＩ．アイドリングストップ制御時
まず、エンジンのアイドリングストップにおける自動停止制御について説明する。図６はＥＣＵ１０内のＣＰＵ１１による自動停止又は始動制御の処理手順を示すフローチャートであり、図７は図６におけるエンジンの自動停止条件を示す説明図である。

図６において、まず、ステップＳ１０１で、エンジンの自動停止条件が成立しているかが判定される。ここで、エンジンの自動停止条件として、例えば、図７に示すように、「回転数センサ５２で検出される機関回転数が所定値以下」、「ニュートラルスイッチ５４がＯＮ」、「水温センサ５５で検出される冷却水温が所定値以上」、「車両が停止状態」が設定されている。これらの条件を全て満足するとステップＳ１０２に移行する。

ステップＳ１０２では、エンジンの自動停止条件が満足されたとして、エンジンの停止作業が行なわれる。ここで、エンジンの停止制御としては、燃料噴射量が停止（フューエルカット）され、エンジンが停止される。そして、ステップＳ１０３のエンジンの自動始動条件が成立するまでエンジンは停止されたままとなる。

（ｃ）アイドリングストップ制御の自動停止時に、回転電機の冷却が不要な場合
図１において、エンジン１は停止されており、回転電機２も停止されている。なお、回転電機用クラッチ３は、ＥＣＵ１０によりＯＮ制御され、回転電機用プーリ２ｂと回転電機２の回転軸２ａは連結されている。

（ｄ）アイドリングストップ制御の自動停止時に、回転電機の冷却が必要な場合
図１において、エンジン１は停止されているので、エンジン１により回転電機２を回転駆動することはできない。この時、ＥＣＵ１０は回転電機用クラッチ３をＯＦＦ制御し、エンジン１の回転軸１ａと回転電機２の回転軸２ａの連結を解除する。一方、図２において、バッテリ５の直流電力を直流配線８を介してインバータユニット４に給電する。そして、ＥＣＵ１０がインバータモジュール４の各スイッチング素子４１をＯＮ／ＯＦＦ制御し、直流電力を三相交流電力に変換する。そして、この三相交流電力を交流配線９を介して回転電機２の電機子巻線２４に供給する。これにより、界磁電流制御装置４５により界磁電流が供給されている回転子の界磁巻線２１の周囲に回転磁界が与えられ、回転子２０が回転駆動される。

回転子２０が回転駆動されると、ファン２８が回転し、図３中矢印に示すように、冷却風が吸気孔１８ａ、１９ａからフロント及びリヤブラケット１８、１９内に導入され、排気孔１８ｂ、１９ｂから排出される。そして、この冷却風により、電機子巻線２４が冷却されると同時に、回転電機２内に配設したインバータユニット４も冷却される。

なお、アイドリングストップ制御の自動停止時等に、回転電機の冷却が必要な場合として、回転電機２に設置した温度センサ７により内部を温度を検出し、内部温度が所定の閾値を超えた場合とすれば、好ましい。この時、ＥＣＵ１０が回転電機２を回転駆動制御することとなる。

ＩＩＩ．始動時
まず、エンジンのアイドリングストップにおける自動始動制御について説明する。図６はＥＣＵ１０内のＣＰＵ１１による自動停止又は始動制御の処理手順を示すフローチャートであり、図８は図６におけるエンジンの自動始動条件を示す説明図である。

図６において、まず、ステップＳ１０３で、エンジンの自動始動条件が成立するかどうかが判定される。ここで、エンジンの自動始動条件としては、例えば、図８に示すように、「エンジンが停止中」、「クラッチロアスイッチ５７がＯＮ」が設定されている。これらの条件を全て満足するときには、エンジンの自動始動条件が成立するとして、エンジン停止条件フラグが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」とされる。

ステップＳ１０３の判定条件が成立、即ち、「エンジンが停止中」、「クラッチロアスイッチ２７がＯＮ」とエンジンの自動始動条件の全てを満足し、エンジン停止条件フラグが「ＯＦＦ」であるときにはエンジンの始動制御の実行が可能であるとしてステップＳ１０４に移行し、エンジンの自動始動処理が行われる。

エンジンの自動始動処理において、ＥＣＵ１０は、まず回転電機用クラッチ３をＯＮ制御し、エンジン１の回転軸１ａと回転電機２の回転軸２ａの連結を行う。一方、図２において、バッテリ５から直流配線８を介して直流電力がインバータユニット４に給電される。そして、ＥＣＵ１０はインバータモジュール４の各スイッチング素子４１をＯＮ／ＯＦＦ制御し、直流電力が三相交流電力に変換される。そして、この三相交流電力が交流配線９を介して回転電機２の電機子巻線２４に供給される。これにより、界磁電流制御装置４５により界磁電流が供給されている回転子の界磁巻線２１の周囲に回転磁界が与えられ、回転子２０が回転駆動される。

そして、この回転子２０の回転動力が、回転軸２ａ、回転電機用クラッチ３、回転電機用プーリ２ａ、ベルト６、エンジン側プーリ１ｂ、回転軸１ａを介してエンジン１に伝達されて、エンジン１が始動する。

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、エンジン１の回転軸１ａと回転電機２の回転軸２ａとの間に、エンジン１および回転電機２の間で回転駆動力を伝達するプーリ１ｂ、２ｂおよび伝動ベルト６で成る回転伝達機構を備え、回転電機２と回転伝達機構の間に設けられた回転電機用クラッチ３により、回転電機２と回転伝達機構との間の回転伝達を連結又は解除するようにしたので、エンジン１が回転している場合にも、停止している場合にも、回転電機２を回転駆動することができ、回転電機２に設置したファン２８の回転により回転電機本体を冷却することができる。

特に、エンジン１のアイドリングストップ制御における停止時に、回転電機２を回転駆動することができ、回転電機２に設置したファン２８の回転により回転電機本体を冷却することができる。

また、インバータユニット４を内部に設置した回転電機１において、エンジン１の停止時においてもインバータユニット４を冷却することができる。

実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２による回転電機およびエンジンを搭載した車両用駆動装置を示す概略構成図である。

図９において、エンジン１は車両の駆動力源であり、回転電機２はエンジン１の運転を再開する場合にエンジン１を始動させる役割を果たす。エンジン１及び回転電機２は、それぞれ実施の形態１で説明したものと同様の構成・機能を有している。

また、エンジン１の回転軸１ａにはプーリ１ｂが、回転電機２の回転軸２ａにはプーリ２ｂがそれぞれ配設されている。そして、エンジン側のプーリ１ｂと回転電機側のプーリ２ｂの間には、伝動ベルト６が懸架されている。さらに、回転電機２の回転軸２ａには、回転電機用クラッチ３が配設されている。この回転電機用クラッチ３によって、回転電機２と伝動ベルト４との間における動力伝達の切断および接続が行われる。

一方、回転電機２の回転軸２ｃにはプーリ２ｄが、コンプレッサ等の補機９０の回転軸９０ａにはプーリ９０ｂが、それぞれ配設されている。そして、回転電機側のプーリ２ｄと補機側のプーリ９０ｂの間には、伝動ベルト９５が懸架されている。さらに、回転電機２の回転軸２ｃには、補機用クラッチ８０が配設されている。この補機用クラッチ８０によって、回転電機２と補機９０との間における動力伝達の切断および接続が行われる。

次に、この発明の実施の形態２による車両用駆動装置の動作を図１０から図１６に基づいて説明する。図１０はエンジン回転、回転電機発電なし、エアコンディショナーＯＦＦの状態を、図１１はエンジン回転、回転電機発電あり、エアコンディショナーＯＦＦの状態を、図１２はエンジン回転、回転電機発電あり、エアコンディショナーＯＮの状態を、図１３はエンジン回転、回転電機発電なし、エアコンディショナーＯＮの状態を、図１４はエンジン停止、回転電機冷却あり、エアコンディショナーＯＮの状態を、図１５はエンジン停止、回転電機冷却あり、エアコンディショナーＯＦＦの状態を、図１６はエンジン始動、回転電機発電なし、エアコンディショナーＯＦＦの状態を、それぞれ示している。

（１）エンジン回転時
まず、エンジン回転時におけるエアコンディショナ等のＯＮ／ＯＦＦについて説明する。エアコンディショナをＯＮする場合には回転電機用クラッチ３と補機用クラッチ８０をＯＮする。この場合、エンジン１の回転トルクにより回転電機２の回転軸は駆動され、さらに伝動ベルト９５を介して補機であるコンプレッサ９０が回転駆動される。このとき、回転電機用クラッチ３または補機用クラッチ８０の少なくともいずれか１つをＯＦＦにすれば、補機であるコンプレッサ９０は回転駆動されなく、エアーコンディショナーはＯＦＦとなる。

次に、エンジン回転時における回転電機２の発電動作について説明する。補機であるコンプレッサ９０が回転駆動されている状態、すなわち、回転電機用クラッチ３および補機用クラッチ８０が共にＯＮの状態で、回転電機２による発電を行う場合は、実施の形態１で説明したと同様、ＥＣＵ１０により、回転子の界磁巻線２１に通電するとともに、インバータユニット４の各スイッチング素子４１をＯＮ／ＯＦＦ制御する。その結果、回転電機２の電機子巻線２４に誘起された三相交流電力は直流に変換されて、バッテリ５等に充電される。一方、ＥＣＵ１０により回転子の界磁巻線２１に通電しないことで、回転電機２の発電又は充電を停止することができる。

エアーコンディショナーＯＦＦの状態において回転電機２による発電を行う場合は、回転電機用クラッチ３をＯＮにし、補機用クラッチ８０をＯＦＦとしてコンプレッサ９０の回転をＯＦＦにした状態にする。この場合、回転電機２の回転軸だけが回転している状態であり、このとき回転子の界磁巻線２１に通電することで、回転電機の発電を行うことができる。そして、インバータユニット４のＯＮ／ＯＦＦ制御を実施し、回転電機２による充電を行う。回転電機２の発電をしない場合は、ＥＣＵ１０により回転子の界磁巻線２１に通電をを行わないことで、回転電機２の発電を停止することができるが、この場合には、回転電機用クラッチ３もＯＦＦした方が、エンジン１へのトルク負荷が軽減できるという利点がある。

（２）エンジン停止時
エンジン停止時においてエアコディショナーをＯＮする場合は、回転電機用クラッチ３をＯＦＦ、補機用クラッチ８０をＯＮにして、回転電機２を電動機として駆動して、補機であるコンプレッサ９０を回転駆動させる。この場合、回転電機用クラッチ３のＯＦＦによりエンジン１とのトルク伝達はない。また、この状態では、回転電機２に搭載されたファンの回転で発生する冷却風により回転電機本体を冷却することができる。

また、エアコンディショナーＯＦＦ（補機ＯＦＦ）の状態では、回転電機２を回転駆動する必要は無いが、回転電機２本体を冷却する必要がある場合には、回転電機用クラッチ３および補機用クラッチ８０をともにＯＦＦとして、回転電機２を電動機として駆動することによりファンの回転で回転電機本体を冷却することができる。

（３）エンジン始動時
エンジンの始動（アイドリングストップ状態から再始動も含む）は、回転電機用クラッチ３をＯＮした状態で、回転電機２を電動機として駆動することにより実施される。すなわち、実施の形態１で説明したと同様、ＥＣＵ１０は、まず回転電機用クラッチ３をＯＮ制御し、エンジン１の回転軸１ａと回転電機２の回転軸２ａの連結を行う。一方、図２において、バッテリ５から直流配線８を介して直流電力がインバータユニット４に給電される。そして、ＥＣＵ１０はインバータモジュール４の各スイッチング素子４１をＯＮ／ＯＦＦ制御し、直流電力が三相交流電力に変換される。そして、この三相交流電力が交流配線９を介して回転電機２の電機子巻線２４に供給される。これにより、界磁電流制御装置４５により界磁電流が供給されている回転子の界磁巻線２１の周囲に回転磁界が与えられ、回転子２０が回転駆動される。そして、この回転子２０の回転動力が、回転軸２ａ、回転電機用クラッチ３、回転電機用プーリ２ａ、ベルト６、エンジン側プーリ１ｂ、回転軸１ａを介してエンジン１に伝達されて、エンジン１が始動する。

以上のように、この発明の実施の形態２によれば、エンジン１の回転軸１ａと回転電機２の回転軸２ａとの間に、回転駆動力を伝達するプーリ１ｂ、２ｂおよび伝動ベルト６で成る回転伝達機構と、補機９０の回転軸９０ａと回転電機２の回転軸２ｃとの間に、回転駆動力を伝達するプーリ２ｄ、９０ｂおよび伝動ベルト９５から成る第２の回転伝達機構を備え、回転電機２と回転伝達機構の間に設けられた回転電機用クラッチ３により、回転電機２と回転伝達機構との間の回転伝達を連結又は解除するとともに、補機用クラッチ８０により第２の回転伝達機構における回転伝達を連結又は解除するようにしたので、エンジンが回転している場合にも、停止している場合にも、補機９０を駆動することができ、また、回転電機２を回転駆動することができる。すなわち、エンジン１の回転又は停止、補機９０の駆動又は非駆動に関わらず、回転電機２に設置したファン２８の回転により回転電機本体を冷却することができる。

また、インバータユニット４を内部に設置した回転電機２において、エンジン１の停止時においてもインバータユニット４を冷却することができる。

この発明の実施の形態１による回転電機およびエンジンを搭載した車両用駆動装置を示す概略構成図である。この発明の実施の形態１による回転電機に関する回路構成を示す図である。この発明の実施の形態１による回転電機の構造を示す側面断面図である。この発明の実施の形態１によるＥＣＵ（電子制御ユニット）の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１による回転電機の動作を説明するための図である。この発明の実施の形態１によるエンジンの自動始動停止制御の処理手順を示すフローチャートである。図６の自動始動停止制御におけるエンジン停止条件を示す説明図である。図６の自動始動停止制御におけるエンジン始動条件を示す説明図である。この発明の実施の形態２による回転電機およびエンジンを搭載した車両用駆動装置を示す概略構成図である。この発明の実施の形態２による車両用駆動装置の動作を示す概略構成図である。この発明の実施の形態２による車両用駆動装置の動作を示す概略構成図である。この発明の実施の形態２による車両用駆動装置の動作を示す概略構成図である。この発明の実施の形態２による車両用駆動装置の動作を示す概略構成図である。この発明の実施の形態２による車両用駆動装置の動作を示す概略構成図である。この発明の実施の形態２による車両用駆動装置の動作を示す概略構成図である。この発明の実施の形態２による車両用駆動装置の動作を示す概略構成図である。

符号の説明

１エンジン、１ａエンジンの回転軸、１ｂ，２ｂ，２ｄ，９０ｂプーリ、
２回転電機、２ａ，２ｃ回転電機の回転軸、３回転電機用クラッチ、
４インバータユニット、５バッテリ、６，９５伝動ベルト、７温度センサ、
１０ＥＣＵ、２０回転子、２１界磁巻線、２２電機子、２４電機子巻線、
２８ファン、８０補機用クラッチ、９０補機、９０ａ補機の回転軸。

Claims

エンジンと、バッテリと、上記エンジンの始動時に上記バッテリの電力により駆動されて上記エンジンを始動する回転電機と、上記回転電機内部を冷却するファンと、上記エンジンの回転軸と上記回転電機の回転軸との間に設けられ、上記エンジンおよび上記回転電機の間で回転駆動力を伝達する回転伝達機構と、上記回転電機と上記回転伝達機構の間に設けられ、上記回転電機と上記回転伝達機構との間の回転伝達を連結又は解除する回転電機用クラッチとを備えたことを特徴とする車両用駆動装置。
上記回転電機の内部に、上記エンジンの始動時に上記バッテリの直流電力を交流電力に変換して上記回転電機に供給するとともに、上記エンジンの始動後は上記回転電機で発生する交流電力を直流電力に変換して上記バッテリを充電するインバータユニットを配設したことを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動装置。
上記エンジンの停止時において、上記回転電機用クラッチにより上記回転電機と上記回転伝達機構との間の回転伝達を解除し、上記回転電機を上記バッテリにより回転駆動して、上記回転電機の内部を冷却することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用駆動装置。
上記エンジンの停止時は、上記エンジンのアイドリングストップ制御における停止時であることを特徴とする請求項３に記載の車両用駆動装置。
上記回転電機の内部の温度を検出する温度センサを設け、上記温度センサの検出出力が所定値を超える場合、上記回転電機を上記バッテリにより回転駆動して、上記回転電機の内部を冷却することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の車両用駆動装置。
補機と、上記補機の回転軸と上記回転電機の回転軸との間に設けられ、上記補機および上記回転電機の間で回転駆動力を伝達する第２の回転伝達機構と、上記第２の回転伝達機構における回転伝達を連結又は解除する補機用クラッチを備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動装置。
上記回転電機の内部に、上記エンジンの始動時に上記バッテリの直流電力を交流電力に変換して上記回転電機に供給するとともに、上記エンジンの始動後は上記回転電機で発生する交流電力を直流電力に変換して上記バッテリを充電するインバータユニットを配設したことを特徴とする請求項６に記載の車両用駆動装置。
上記エンジンの停止時において、上記回転電機用クラッチにより上記回転電機と上記回転伝達機構との間の回転伝達を解除するとともに、上記補機用クラッチにより第２の回転伝達機構における回転伝達を解除し、上記回転電機を上記バッテリにより回転駆動して、上記回転電機の内部を冷却することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の車両用駆動装置。
上記エンジンの停止時は、上記エンジンのアイドリングストップ制御における停止時であることを特徴とする請求項８に記載の車両用駆動装置。
上記回転電機の内部の温度を検出する温度センサを設け、上記温度センサの検出出力が所定値を超える場合、上記回転電機を上記バッテリにより回転駆動して、上記回転電機の内部を冷却することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の車両用駆動装置。