JP2006298283A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行状態等に関係なく空調を効率良く実施する。
【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。ハイブリッドＥＣＵ５２は、コンプレッサ３３の効率特性に基づいて該コンプレッサの目標回転速度を設定し、その目標回転速度に基づいて電動発電機３２の駆動又は発電の状態を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、動力源としての電動発電機を備え、該電動発電機の動力により車両走行を可能とする車両制御装置に関するものである。

自動車等の車両には空調（エアコン）用のコンプレッサが搭載されており、一般に該コンプレッサはエンジンにより駆動される。すなわち、エアコン用コンプレッサはベルト等の連結手段を介してエンジンの出力軸に連結されており、エンジンの回転に伴いコンプレッサが回転する。この場合、コンプレッサの回転速度は、エンジンの回転速度とプーリ比により決定される。

ここで、コンプレッサ回転速度とコンプレッサ効率との関係を考えると、コンプレッサ効率はあるコンプレッサ回転速度で最高効率となり、それ以上回転速度が上昇すると次第にコンプレッサ効率が低下する。そのため、エンジン回転速度が大きくなった場合にはコンプレッサ効率の低下に伴いエンジンに無駄な負荷がかかり、それが原因で冷房効率が悪化するという問題があった。

また近年では、エンジン以外にモータ（電動機）を車両の動力源として備える車両が実用化されつつあり、かかる車両では、モータによりエアコン用コンプレッサを駆動することが検討されている。例えば特許文献１では、車軸に連結されたディファレンシャルギアに車軸用クラッチと減速ギアとを介してモータが連結されている。また、モータと車軸用クラッチとの間にエアコン用コンプレッサが連結され、該コンプレッサの回転軸が減速ギアを介してモータ駆動軸に連結されている。

上記構成の車両では、車軸用クラッチがＯＮ又はＯＦＦされることでモータと車軸との間での動力の伝達及び切り離しが行われる。そして、エアコンの作動が要求される場合には、例えば車軸用クラッチがＯＦＦされ、その状態でモータの回転によりエアコン用コンプレッサが駆動される。又は、車軸用クラッチがＯＮされ、その状態で車軸の回転によりエアコン用コンプレッサが駆動される。

しかしながら、上記のとおりモータによりエアコン用コンプレッサが駆動される場合、コンプレッサ回転速度がモータによって任意に制御できるものの、コンプレッサ駆動の際にバッテリの電力消費が多くなるという問題がある。また、車軸用クラッチをＯＮした状態では、コンプレッサの回転速度が車軸回転速度に依存したものとなり、車両の加速時等においてはコンプレッサの回転速度の上昇を招く。故に、結果としてコンプレッサ効率が低下し、冷房効率が悪化するといった問題が生じる。
特開２００４−１６８１７６号公報

本発明は、車両の走行状態等に関係なく空調を効率良く実施することができる車両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。

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。

また、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輪連結軸（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いる。かかる構成によれば、内燃機関による車両走行時には、車輪連結軸から伝達される動力により電動発電機とコンプレッサが作動し、要求に応じて空調（車室内の冷房等）が行われる。そして、車両の減速時等になると車輪連結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、車輪連結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コンプレッサが駆動されて空調が行われる。

さらに上記構成の車両において、本発明では特に、コンプレッサの効率特性に基づいて該コンプレッサの目標回転速度を設定し、その目標回転速度に基づいて電動発電機の駆動又は発電の状態を制御する。

要するに、上記のとおり車輪連結軸に電動発電機と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た構成では、車輪連結軸の回転速度と電動発電機の回転速度とコンプレッサの回転速度とが相互に関係し、例えば車両の加速時等においては車軸連結軸の回転上昇によりコンプレッサの回転速度が上昇する。この場合、コンプレッサの回転速度と効率との関係（図３参照）によれば、コンプレッサの回転速度上昇に伴いコンプレッサ効率が低下する。この点、本発明によれば、電動発電機の駆動又は発電の制御によって、コンプレッサの回転速度がコンプレッサの効率特性に基づき設定した目標回転速度に制御される。したがって、車軸連結軸の回転速度が変動してもコンプレッサを高効率点で運転させることができる。その結果、車両の走行状態等に関係なく空調を効率良く実施することができる。

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、空調用のコンプレッサ、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、蓄電手段とを備えたものであれば良い。かかる場合にも、電動発電機の駆動又は発電の制御によって、コンプレッサの回転速度をコンプレッサの効率特性に基づき設定した目標回転速度に制御することで、車軸連結軸の回転速度が変動してもコンプレッサを高効率点で運転させることができる。その結果、車両の走行状態等に関係なく空調を効率良く実施することができる。

より具体的な実現手段として、以下の（１）〜（３）が考えられる。

（１）コンプレッサの実回転速度を前記目標回転速度に一致させるようにして電動発電機の駆動又は発電の状態を制御する。例えば、コンプレッサの目標回転速度に対して同コンプレッサの実回転速度が大きい場合、電動発電機を発電状態で制御すると良い。

（２）コンプレッサの目標回転速度に基づいて電動発電機の目標回転速度を算出し、電動発電機について実回転速度と目標回転速度とを一致させるようにして電動発電機の駆動又は発電の状態を制御する。例えば、電動発電機の目標回転速度に対して同電動発電機の実回転速度が大きい場合、電動発電機を発電状態で制御すると良い。

（３）コンプレッサの目標回転速度と車輪連結軸の回転速度との差分に基づいて電動発電機の駆動又は発電にかかるトルク制御量を算出し、該トルク制御量に基づいて電動発電機を運転させる。例えば、車輪連結軸の回転速度に対してコンプレッサの目標回転速度が小さいほど、電動発電機の発電側のトルク制御量を大きくすると良い。

上記（１）〜（３）によれば、いずれも車軸連結軸の回転速度が変動してもコンプレッサを高効率点で運転させることができる。

上記のとおりコンプレッサの回転速度が制御されると、短期的には空調能力が制限される事態が生じる。そこで、車室内の状況やユーザによる要求等に応じて前記コンプレッサの目標回転速度を可変設定すると良い。これにより、車室内の温度やユーザの要求等に合わせて空調能力を発揮させることができる。

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輪連結軸と電動発電機とコンプレッサ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。またこの場合、車輪連結軸の回転速度に依存することなくコンプレッサ回転速度が容易に制御できるため、上記のようにコンプレッサを高効率点で運転させることが可能となる。

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輪連結軸、電動発電機軸、コンプレッサ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。

（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の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。

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。

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。

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。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。

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。

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。

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。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。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。

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。

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。

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軸は遊星ギアの共線特性に基づく回転速度でそれぞれ回転する。

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。

また、コンプレッサ３３には、コンプレッサ回転速度を検出するための回転速度センサ６８が設けられており、該回転速度センサ６８の検出信号はエアコンＥＣＵ５３に逐次入力される。

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。

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。

ところで、コンプレッサ回転速度とコンプレッサ効率とは図３に示す関係を有する。この場合、コンプレッサ回転速度＝Ｎ１でコンプレッサ効率が最高となり、Ｎ１未満及びＮ１超過のコンプレッサ回転速度ではコンプレッサ効率が低下する。そこで本実施の形態では、コンプレッサ効率が高効率となる状態を維持することができるよう、図３のコンプレッサ効率特性に基づいてコンプレッサ３３の目標回転速度を設定するとともに、電動発電機３２の駆動又は発電の状態を制御することによりコンプレッサ回転速度を目標回転速度に制御する。

電動発電機３２の駆動／発電の制御によるコンプレッサ回転速度の制御の概要を図４により説明する。図４において、（ａ）はコンプレッサ３３の効率特性を示す図であり、（ｂ）は動力分配装置（遊星ギア装置）３１の各軸の回転速度の関係を示す共線図である。（ｂ）の共線図には、直結クラッチ６５をＯＦＦした状態において、サンギア６１に連結されたデフ連結軸３４の回転速度（以下、車軸回転速度という）と、キャリア６４に連結されたＭＧ連結軸３５の回転速度（以下、ＭＧ回転速度という）と、リングギア６２に連結されたコンプレッサ連結軸３６の回転速度（以下、コンプレッサ回転速度という）の関係を示す。

図４の（ｂ）では、車軸回転速度とＭＧ回転速度とコンプレッサ回転速度とが直線状に並ぶ関係となり、車両の高速走行時を想定すると、車速の上昇に伴い車軸回転速度が比較的大きい値となっている。この場合、慣性モーメントの特性（機械的に決定される特性）によれば、車軸回転速度の上昇に伴いＭＧ回転速度やコンプレッサ回転速度も上昇すると考えられ、コンプレッサ回転速度の上昇によってコンプレッサ効率が低下する。そこで、例えば図示のようにコンプレッサ回転速度が、コンプレッサ効率が高効率となる回転速度よりも高い場合に、電動発電機３２を発電状態に制御することでコンプレッサ回転速度を調整する。これにより、（ａ）に示すようにコンプレッサ効率が高められる。

図５は、電動発電機３２の出力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により所定の時間周期で実行される。

図５において、ステップＳ１０１では、回転速度センサ６８の検出信号を基に算出したコンプレッサ回転速度Ｎｃを読み込む。コンプレッサ回転速度Ｎｃは、回転速度センサ６８の検出信号に基づいてエアコンＥＣＵ５３にて算出されるようになっており、ハイブリッドＥＣＵ５２ではエアコンＥＣＵ５３から受信したＮｃ算出値が読み込まれる。ステップＳ１０２では、コンプレッサの目標回転速度ＴｇＮｃを算出する。このとき、目標回転速度ＴｇＮｃは、コンプレッサ効率を最高効率とするための回転速度であり、例えば図３の関係に基づいて算出される。ただし、都度のエアコン要求や車室内温度等に応じて目標回転速度ＴｇＮｃを可変設定しても良く、例えばエアコン要求（冷房要求）が高い場合や車室内温度が高い場合には、目標回転速度ＴｇＮｃを高回転側に適宜補正する。

その後、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５では、コンプレッサ回転速度Ｎｃを目標回転速度ＴｇＮｃにフィードバック制御する。すなわち、コンプレッサ回転速度Ｎｃと目標回転速度ＴｇＮｃとを比較し、Ｎｃ＜ＴｇＮｃであるか否かを判定する（Ｓ１０３）。そして、Ｎｃ＜ＴｇＮｃの場合、電動発電機３２の駆動トルクを増加側に変更し（Ｓ１０４）、Ｎｃ≧ＴｇＮｃの場合、電動発電機３２の発電トルクを増加側に変更する（Ｓ１０５）。かかる場合、電動発電機３２が駆動トルク増加側に制御されることでコンプレッサ回転速度Ｎｃが上昇し、電動発電機３２が発電トルク増加側に制御されることでコンプレッサ回転速度Ｎｃが下降する。これにより、コンプレッサ回転速度Ｎｃが目標回転速度ＴｇＮｃに制御される。

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。

コンプレッサ３３の効率特性に基づいて該コンプレッサ３３の目標回転速度ＴｇＮｃを設定し、実際のコンプレッサ回転速度Ｎｃが目標回転速度ＴｇＮｃに収束するよう電動発電機３２の駆動又は発電の状態を制御する構成としたため、車軸回転速度（車速）が変動してもコンプレッサ３３を高効率点で運転させることができる。これにより、電動発電機３２にかかる無駄な負荷が減じられる。その結果、車両の走行状態等に関係なく空調を効率良く実施することができる。

また、車両減速等に伴う回生時において、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。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。

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。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について上記第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。本実施の形態では、電動発電機３２の回転速度（ＭＧ回転速度Ｎｍｇ）とデフ連結軸３４の回転速度（車軸回転速度Ｎｄ）とに基づいてコンプレッサ回転速度Ｎｃを推定し、そのＮｃ推定値がコンプレッサ目標回転速度ＴｇＮｃに一致するようにして電動発電機３２の駆動又は発電の状態を制御する。本実施の形態では、車両システムとして、電動発電機３２の回転速度を検出するためのモータ回転速度センサを設けており、該センサの検出信号はハイブリッドＥＣＵ５２に逐次入力される。

図６は、本実施の形態における電動発電機３２の出力制御処理を示すフローチャートであり、本処理は前記図５の処理に置き換えて、ハイブリッドＥＣＵ５２によって実行される。

図６において、まずステップＳ２０１ではＭＧ回転速度Ｎｍｇを読み込み、続くステップＳ２０２では車軸回転速度Ｎｄを読み込む。このとき、ＭＧ回転速度Ｎｍｇは、モータ回転速度センサの検出信号に基づいて算出され、車軸回転速度Ｎｄは、後輪側に分配されるトルク量などに基づいて算出される。ただし、ＭＧ回転速度Ｎｍｇや車軸回転速度Ｎｄの算出手法は上記以外であっても良い。その後、ステップＳ２０３では、次の（１）式を用い、ＭＧ回転速度Ｎｍｇと車軸回転速度Ｎｄとに基づいてコンプレッサ回転速度Ｎｃを算出する。ただし（１）式においてρは遊星ギア装置のプラネタリ比である。

その後、ステップＳ２０４では、前記図３の関係を用い、コンプレッサ効率を最高効率とするためのコンプレッサの目標回転速度ＴｇＮｃを算出する（前記図５のステップＳ１０２と同様）。

その後、ステップＳ２０５〜Ｓ２０７では、コンプレッサ回転速度Ｎｃを目標回転速度ＴｇＮｃにフィードバック制御する。すなわち、コンプレッサ回転速度Ｎｃと目標回転速度ＴｇＮｃとを比較し、Ｎｃ＜ＴｇＮｃであるか否かを判定する（Ｓ２０５）。そして、Ｎｃ＜ＴｇＮｃの場合、電動発電機３２の駆動トルクを増加側に変更し（Ｓ２０６）、Ｎｃ≧ＴｇＮｃの場合、電動発電機３２の発電トルクを増加側に変更する（Ｓ２０７）。かかる場合、電動発電機３２が駆動トルク増加側に制御されることでコンプレッサ回転速度Ｎｃが上昇し、電動発電機３２が発電トルク増加側に制御されることでコンプレッサ回転速度Ｎｃが下降する。これにより、コンプレッサ回転速度Ｎｃが目標回転速度ＴｇＮｃに制御される。

以上第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、車軸回転速度（車速）が変動してもコンプレッサ３３を高効率点で運転させることができ、電動発電機３２にかかる無駄な負荷が減じられる。その結果、車両の走行状態等に関係なく空調を効率良く実施することができる。

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について上記実施の形態との相違点を中心に説明する。本実施の形態では、コンプレッサ３３の目標回転速度ＴｇＮｃに基づいて電動発電機３２の目標回転速度ＴｇＮｍｇを算出し、電動発電機３２の実回転速度Ｎｍｇと目標回転速度ＴｇＮｍｇとを一致させるようにして電動発電機３２の駆動又は発電の状態を制御する。

図７は、本実施の形態における電動発電機３２の出力制御処理を示すフローチャートであり、本処理は前記図５の処理に置き換えて、ハイブリッドＥＣＵ５２によって実行される。

図７において、まずステップＳ３０１ではＭＧ回転速度Ｎｍｇを読み込み、続くステップＳ３０２では車軸回転速度Ｎｄを読み込む。ステップＳ３０３では、前記図３の関係を用い、コンプレッサ効率を最高効率とするためのコンプレッサの目標回転速度ＴｇＮｃを算出する（前記図５のステップＳ１０２と同様）。

その後、ステップＳ３０４では、次の（２）式を用い、車軸回転速度Ｎｄとコンプレッサの目標回転速度ＴｇＮｃとに基づいて電動発電機３２の目標回転速度ＴｇＮｍｇを算出する。ただし（２）式においてρはプラネタリ比である。

その後、ステップＳ３０５〜Ｓ３０７では、ＭＧ回転速度ＮｍｇをＭＧ目標回転速度ＴｇＮｍｇにフィードバック制御する。すなわち、ＭＧ回転速度ＮｍｇとＭＧ目標回転速度ＴｇＮｍｇとを比較し、Ｎｍｇ＜ＴｇＮｍｇであるか否かを判定する（Ｓ３０５）。そして、Ｎｍｇ＜ＴｇＮｍｇの場合、電動発電機３２の駆動トルクを増加側に変更し（Ｓ３０６）、Ｎｍｇ≧ＴｇＮｍｇの場合、電動発電機３２の発電トルクを増加側に変更する（Ｓ３０７）。かかる場合、電動発電機３２が駆動トルク増加側に制御されることでコンプレッサ回転速度Ｎｃが上昇し、電動発電機３２が発電トルク増加側に制御されることでコンプレッサ回転速度Ｎｃが下降する。これにより、コンプレッサ回転速度Ｎｃが目標回転速度ＴｇＮｃに制御される。

以上第３の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態等と同様に、車軸回転速度（車速）が変動してもコンプレッサ３３を高効率点で運転させることができ、電動発電機３２にかかる無駄な負荷が減じられる。その結果、車両の走行状態等に関係なく空調を効率良く実施することができる。

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。

上記実施の形態では、コンプレッサ回転速度やＭＧ回転速度のフィードバック制御により電動発電機３２の運転を制御したが、これを変更する。例えば、コンプレッサ３３の目標回転速度ＴｇＮｃと車軸回転速度Ｎｄとの差分に基づいて電動発電機３２の駆動又は発電にかかるトルク制御量を算出し、該トルク制御量に基づいて電動発電機３２を運転させるようにしても良い。例えば、車軸回転速度Ｎｄに対してコンプレッサ３３の目標回転速度ＴｇＮｃが小さいほど、電動発電機３２の発電トルクを大きくすると良い。

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（車輪連結軸）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輪連結軸、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。

上記各実施の形態の車両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。

上記各実施の形態では、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。

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）。

上記いずれにおいても、車輪連結軸に、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構成とする。そして更に、電動発電機の駆動又は発電の制御によって、コンプレッサの回転速度をコンプレッサの効率特性に基づき設定した目標回転速度に制御する。これにより、車軸連結軸の回転速度が変動してもコンプレッサを高効率点で運転させることができ、車両の走行状態等に関係なく空調を効率良く実施することができる。

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。 副動力ブロックの構成を示す図である。 コンプレッサ回転速度とコンプレッサ効率との関係を示す図である。 （ａ）はコンプレッサ効率特性を示す図であり、（ｂ）は動力分配装置の各軸の回転速度の関係を示す共線図である。 電動発電機の出力制御処理を示すフローチャートである。 第２の実施の形態において電動発電機の出力制御処理を示すフローチャートである。 第３の実施の形態において電動発電機の出力制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

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。

Claims (8)

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、空調用のコンプレッサ、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輪連結軸に、前記した電動発電機とコンプレッサとを動力分配装置を介して機械的に連結した車両に適用され、
   前記コンプレッサの効率特性に基づいて該コンプレッサの目標回転速度を設定する目標値設定手段と、
   前記目標回転速度に基づいて前記電動発電機の駆動又は発電の状態を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車両制御装置。
2. 動力源としての電動発電機、空調用のコンプレッサ、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輪連結軸に、前記した電動発電機とコンプレッサとを動力分配装置を介して機械的に連結した車両に適用され、
   前記コンプレッサの効率特性に基づいて該コンプレッサの目標回転速度を設定する目標値設定手段と、
   前記目標回転速度に基づいて前記電動発電機の駆動又は発電の状態を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車両制御装置。
3. 前記コンプレッサの実回転速度を検出又は推定により取得する手段を備え、
   前記制御手段は、前記コンプレッサの実回転速度を前記目標回転速度に一致させるようにして前記電動発電機の駆動又は発電の状態を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両制御装置。
4. 前記目標値設定手段により設定したコンプレッサの目標回転速度に基づいて前記電動発電機の目標回転速度を算出する手段を備え、
   前記制御手段は、前記電動発電機について実回転速度と目標回転速度とを一致させるようにして前記電動発電機の駆動又は発電の状態を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両制御装置。
5. 前記車輪連結軸の回転速度を検出又は推定により取得する手段を備え、
   前記制御手段は、前記目標値設定手段により設定したコンプレッサの目標回転速度と前記車輪連結軸の回転速度との差分に基づいて前記電動発電機の駆動又は発電にかかるトルク制御量を算出し、該トルク制御量に基づいて電動発電機を運転させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両制御装置。
6. 前記目標値設定手段は、車室内の状況やユーザによる要求等に応じて前記コンプレッサの目標回転速度を可変設定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の車両制御装置。
7. 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６のいずれかに記載の車両制御装置。
8. 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輪連結軸、電動発電機軸、コンプレッサ軸を接続したことを特徴とする請求項７に記載の車両制御装置。

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