JPWO2015162834A1 - 車両用駆動装置 - Google Patents

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    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F02D23/00—Controlling engines characterised by their being supercharged
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D29/02—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/0002—Controlling intake air
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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Abstract

車両用駆動装置は、車両に搭載されるエンジンと、エンジンと機械的に接続されて車両を駆動する駆動軸と、駆動軸に接続された第１動力断接部と、第１動力断接部を介して駆動軸に機械的に接続されたモータジェネレータと、モータジェネレータに接続された第２動力断接部と、第２動力断接部を介してモータジェネレータと機械的に接続されたスーパーチャージャとを備える。この車両用駆動装置は、高効率に回生電力を回収できる。

Description

本発明は、過給器として電動スーパーチャージャを用いた車両用駆動装置に関するものである。
図１８は、特許文献１に開示されている従来の過給システムを用いた車両用駆動装置の詳細図である。
図１８において、エンジン１０１の吸気通路には上流側より、ターボチャージャ１０３のコンプレッサ１０５、第１インタークーラ１０７、第１バルブ１０９、スーパーチャージャ１１１及び第２インタークーラ１１３が配設され、吸気通路の下流側はエンジン１０１の吸気マニホールド１１５に接続されている。第１インタークーラ１０７の上流側とスーパーチャージャ１１１の下流側とはバイパス通路を介して接続され、バイパス通路には第２バルブ１１７が介装されている。
スーパーチャージャ１１１の一方のスクリュー１１９から突出した第１駆動軸１２１にはスーパーチャージャ用クラッチ１２３を介して中間軸１２５が接続されている。中間軸１２５にはベルト１２７を介してエンジン１０１のクランク軸１２９（駆動軸）が連結されている。
一方、スーパーチャージャ１１１の他方のスクリュー１３１からは第２駆動軸１３３が突出している。第２駆動軸１３３を回転駆動しても、第１駆動軸１２１の場合と同様にスーパーチャージャ１１１が作動して吸入空気を圧縮するようになっている。第２駆動軸１３３にはスーパーチャージャ駆動モータ（電動発電機）１３５が連結されている。スーパーチャージャ駆動モータ１３５はＤＣ−ＤＣコンバータ１３７及びインバータ１３９を介して走行用バッテリ１４１に接続されている。
インバータＥＣＵ１４３によりスーパーチャージャ駆動モータ１３５が力行制御または回生制御される。スーパーチャージャ駆動モータ１３５の力行制御時には、走行用バッテリ１４１からの直流電力がインバータ１３９で交流電力に変換された後にＤＣ−ＤＣコンバータ１３７で降圧され、その電力供給によりスーパーチャージャ駆動モータ１３５が第２駆動軸１３３を回転駆動してスーパーチャージャ１１１を作動させる。また、スーパーチャージャ駆動モータ１３５の回生制御時には、スーパーチャージャ１１１の第２駆動軸１３３からの回転伝達によりスーパーチャージャ駆動モータ１３５が発電し、その発電電力がＤＣ−ＤＣコンバータ１３７で昇圧されてインバータ１３９で直流電力に変換された後に走行用バッテリ１４１に充電される。
特開２０１３−１８１３９３号公報
車両用駆動装置は、車両に搭載されるエンジンと、エンジンと機械的に接続されて車両を駆動する駆動軸と、駆動軸に接続された第１動力断接部と、第１動力断接部を介して駆動軸に機械的に接続されたモータジェネレータと、モータジェネレータに接続された第２動力断接部と、第２動力断接部を介してモータジェネレータと機械的に接続されたスーパーチャージャとを備える。
別の車両用駆動装置は、車両に搭載されるエンジンと、エンジンに接続された第１動力断接部と、第１動力断接部を介してエンジンと機械的に接続されるモータジェネレータと、モータジェネレータに接続された第２動力断接部と、第２動力断接部を介してモータジェネレータと機械的に接続されるスーパーチャージャとを備える。
これらの車両用駆動装置は、高効率に回生電力を回収できる。
図１は実施の形態１における車両用駆動装置の概略構成図である。 図２は実施の形態１における車両用駆動装置の駆動アシスト時の動作を示す概略構成図である。 図３は実施の形態１における車両用駆動装置の回生時の動作を示す概略構成図である。 図４は実施の形態１における車両用駆動装置のスーパーチャージャ駆動時の動作を示す概略構成図である。 図５は実施の形態２における車両用駆動装置の概略構成図である。 図６は実施の形態２における車両用駆動装置の回生時の動作を示す概略構成図である。 図７は実施の形態２における車両用駆動装置のスーパーチャージャ駆動時の動作を示す概略構成図である。 図８は実施の形態３における車両用駆動装置の概略構成図である。 図９は実施の形態３における車両用駆動装置のエンジン始動時の動作を示す概略構成図である。 図１０は実施の形態３における車両用駆動装置の駆動アシスト時の動作を示す概略構成図である。 図１１は実施の形態３における車両用駆動装置の回生時の動作を示す概略構成図である。 図１２は実施の形態３における車両用駆動装置の停車中エンジン発電時の動作を示す概略構成図である。 図１３は実施の形態３における車両用駆動装置のスーパーチャージャ駆動時の動作を示す概略構成図である。 図１４は実施の形態４における車両用駆動装置の概略構成図である。 図１５は実施の形態４における車両用駆動装置の回生時の動作を示す概略構成図である。 図１６は実施の形態４における車両用駆動装置の停車中エンジン発電時の動作を示す概略構成図である。 図１７は実施の形態４における車両用駆動装置のスーパーチャージャ駆動時の動作を示す概略構成図である。 図１８は従来の過給システムの詳細図である。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１における車両用駆動装置１Ａの概略構成図である。車両用駆動装置１Ａは、車両１００１に搭載されるエンジン１１と、エンジン１１と機械的に接続されて車両１００１を駆動する駆動軸１５と、駆動軸１５に接続された動力断接部１７と、駆動軸１５に動力断接部１７を介して機械的に接続されたモータジェネレータ１９と、モータジェネレータ１９に接続された動力断接部２１と、モータジェネレータ１９と動力断接部２１を介して機械的に接続されたスーパーチャージャ２３と、制御部２５を備える。制御部２５は、動力断接部１７とモータジェネレータ１９と動力断接部２１と電気的に接続されている。
これにより、モータジェネレータ１９がスーパーチャージャ２３を介さずに、駆動軸１５と直接接続される構成となる。その結果、減速運動エネルギをスーパーチャージャ２３による損失なく回収することができるので、回生効率が向上する。したがって、モータジェネレータ１９により駆動される電動のスーパーチャージャ２３を有しても高効率に回生電力を回収できる車両用駆動装置１Ａが実現できる。
以下、より具体的に実施の形態１に係る車両用駆動装置１Ａの構成、動作について説明する。
図１において、エンジン１１には変速機２７の入力側２７Ａが機械的に接続されている。変速機２７は実施の形態１において５段自動変速機を用いる。なお、以下に述べる実施の形態１の車両用駆動装置１Ａの構成、動作において、変速機２７は自動変速機に限定されるものではなく、無段自動変速機や手動変速機であってもよい。また、変速段数も５段に限定されるものではなく、それより多くても少なくてもよい。
変速機２７の出力側２７Ｂは、車両を駆動するための駆動軸１５とディファレンシャルギア２８とを介してタイヤ２９と機械的に接続されている。
駆動軸１５には動力断接部１７が機械的に接続されている。動力断接部１７は駆動軸１５から駆動力を取り出したり、駆動軸１５への駆動力を印加したりできるように、駆動軸１５と係合するギアを含む構成を有する。なお、実施の形態１では動力断接部１７にクラッチを用いている。このクラッチは、外部からの信号により、締結と開放が任意に制御できるものである。また、上記のギアはベルトやチェーンであってもよい。
動力断接部１７にはモータジェネレータ１９が機械的に接続されている。ここで、モータジェネレータ１９は軸１９Ａ、１９Ｂを有する両軸構造のものを用いており、一方の軸１９Ａに動力断接部１７が接続される構造となる。モータジェネレータ１９は、駆動軸１５から動力断接部１７を介して駆動されることにより電力を発する回生発電と、動力断接部１７を介して駆動軸１５を回転駆動する力行が可能な構成のもので、外部からの信号により力行と回生を切り替える構成となっている。
両軸構造のモータジェネレータ１９の他方の軸１９Ｂには動力断接部２１が機械的に接続されている。動力断接部２１は動力断接部１７と同じ構成を有する。
動力断接部２１にはスーパーチャージャ２３が機械的に接続されており、スーパーチャージャ２３は動力断接部２１を介してモータジェネレータ１９の軸１９Ｂに機械的に接続されている。したがって、スーパーチャージャ２３は動力断接部２１を締結することでモータジェネレータ１９により駆動することができるので、電動スーパーチャージャである。なお、スーパーチャージャ２３はエンジン１１の吸気系配管と接続されている。
動力断接部１７、モータジェネレータ１９、および動力断接部２１は、いずれも制御部２５と電気的に接続されている。この制御部２５により、動力断接部１７と動力断接部２１の締結、開放の制御が行われるとともに、モータジェネレータ１９の力行、回生の切替制御も行われる。
制御部２５は、マイクロコンピュータとメモリを含む周辺回路で構成され、上記した動作以外にも、モータジェネレータ１９と電気的に接続されるインバータ３１の制御も行う。さらに、車両側制御部ともデータの交信を行っている。
インバータ３１はモータジェネレータ１９の回生発電時には、発生した交流の電力を直流に変換して、インバータ３１と電気的に接続されたバッテリ３３を充電する。一方、モータジェネレータ１９が力行する際には、バッテリ３３の直流の電力をインバータ３１が交流に変換してモータジェネレータ１９へ供給する。
次に、車両用駆動装置１Ａの動作について説明する。図２から図４は車両用駆動装置１Ａの動作を示す構成図である。図２から図４の太矢印は駆動力の伝達する方向を示す。
まず、車両の走行時にモータジェネレータ１９が駆動アシストを行う動作について図２を参照しながら述べる。エンジン１１は変速機２７、ディファレンシャルギア２８を介してタイヤ２９を駆動している。たとえば運転者がアクセルペダルを急に踏み込んだ際には、制御部２５は、駆動力を増大させるため、動力断接部１７を締結し、動力断接部２１を開放とする。これにより、モータジェネレータ１９の駆動力は動力断接部２１から先には伝達されずに動力断接部１７へのみ伝達される。次に、制御部２５は、モータジェネレータ１９を力行するように制御するとともに、インバータ３１がバッテリ３３の蓄積する直流の電力を交流に変換してモータジェネレータ１９に供給するように制御する。このような動作により、モータジェネレータ１９はバッテリ３３の出力で駆動され、動力断接部１７を介して駆動軸１５にモータジェネレータ１９の駆動力を伝達する。その結果、タイヤ２９にはエンジン１１の駆動力と、モータジェネレータ１９の駆動力の両方が印加され、急なアクセルペダルの踏み込みに対応して車両１００１を加速することができる。
次に、車両１００１が減速する場合の動作について図３を参照しながら説明する。運転者が車両１００１のブレーキペダルを踏むことで車両１００１が減速すると、減速エネルギの一部は駆動軸１５から変速機２７を介してエンジン１１に伝達される。したがって、減速時にはエンジンブレーキがかかる状態となる。このとき、制御部２５は動力断接部１７を締結し、動力断接部２１を開放した状態で、モータジェネレータ１９に回生電力を発生させるように制御する。同時に、制御部２５はインバータ３１がバッテリ３３を充電するように制御する。これにより、スーパーチャージャ２３を介することなく回生電力を効率よくバッテリ３３に回収することができる。
次に、スーパーチャージャ２３を駆動する場合について図４を参照しながら説明する。運転者が急加速などでアクセルペダルを踏み込むと、制御部２５はエンジン１１の過給が必要か否かを判断する。過給が必要であると判断すると、制御部２５は動力断接部１７を開放し、動力断接部２１を締結するとともに、モータジェネレータ１９を力行するように制御する。同時に、制御部２５はバッテリ３３の電力をモータジェネレータ１９へ供給するようにインバータ３１を制御する。その結果、モータジェネレータ１９によりスーパーチャージャ２３が電動駆動される。そして、スーパーチャージャ２３で過給された吸入空気がエンジン１１に供給された状態でエンジン１１は駆動軸１５を駆動する。ゆえに、高い駆動力が駆動軸１５からディファレンシャルギア２８を介してタイヤ２９に伝達される。このような動作により、エンジン１１を高出力で駆動することが可能となる。
このような動作をまとめると、次のようになる。制御部２５は、車両を駆動アシストする際、動力断接部１７を締結し、動力断接部２１を開放し、モータジェネレータ１９に電力を供給してモータジェネレータ１９を力行する。また、制御部２５は、車両が減速する際、動力断接部１７を締結し、動力断接部２１を開放し、モータジェネレータ１９に電力を発生させるようにモータジェネレータ１９を回生する。また、制御部２５は、エンジン１１を過給する際、動力断接部１７を開放し、動力断接部２１を締結し、モータジェネレータ１９を力行する。
上記した動作により、１つのモータジェネレータ１９で過給も駆動力アシストも、さらには回生も可能な車両用駆動装置１Ａを得ることができる。なお、モータジェネレータ１９により過給して高出力化するか、エンジン駆動力を駆動軸１５でアシストするかについては、制御部２５が、たとえばアクセルペダルの踏み込み速度、傾斜角、バッテリ３３の残量、カーナビゲーションによる位置情報などの状態を総合的に判断して決定する。
特許文献１は、図１８に示す従来の過給システムが、車両の定速走行や加速走行のみならず減速走行においてもシステムを構成する機器を有効利用することができると記載している。図１８に示す従来の過給システムでは、特に減速回生時については、スーパーチャージャ１１１を介してスーパーチャージャ駆動モータ１３５により車両の減速運動エネルギを回収するため、不必要にスーパーチャージャ１１１を動作させることになり、その分、回生電力を回収する際に損失が発生する。したがって、回生効率が低減する。
実施の形態１の車両用駆動装置１Ａでは、以上の構成、動作により、モータジェネレータ１９がスーパーチャージャ２３を介さずに、駆動軸１５と直接接続される構成となる。その結果、減速運動エネルギをスーパーチャージャ２３による損失なく回収することができるので、回生効率が向上する。したがって、電動のスーパーチャージャ２３を有しても高効率に回生電力を回収できる車両用駆動装置１Ａが実現できる。
（実施の形態２）
図５は実施の形態２における車両用駆動装置１Ｂの概略構成図である。図５において、図１から図４に示す実施の形態１に係る車両用駆動装置１Ａと同じ部分には同じ参照番号を付す。
実施の形態２の車両用駆動装置１Ｂは、実施の形態１に係る車両用駆動装置１Ａの動力断接部１７の代わりに特定方向動力伝達部３５を備える。特定方向動力伝達部３５は駆動軸１５からモータジェネレータ１９にのみ動力を伝達し、モータジェネレータ１９から駆動軸１５には動力を伝達しない。制御部２５は、車両１００１が減速する際、動力断接部２１を開放し、モータジェネレータ１９に電力を発生させてモータジェネレータ１９を回生する。制御部２５は、エンジン１１を過給する際、動力断接部２１を締結し、駆動軸１５を駆動させてモータジェネレータ１９を力行する。これにより、実施の形態１の車両用駆動装置１Ａと同様に電動のスーパーチャージャ２３を有しても高効率に回生電力を回収できる車両用駆動装置１Ｂが実現できる。さらには、特定方向動力伝達部３５の制御が不要なので、簡単な構成の車両用駆動装置１Ｂが実現できる。
以下、実施の形態２の車両用駆動装置１Ｂの詳細について説明する。
駆動軸１５とモータジェネレータ１９の間に特定方向動力伝達部３５が機械的に接続されている。特定方向動力伝達部３５は１方向からの動力のみを伝達するもので、たとえばワンウェイクラッチやツーウェイクラッチなどが適用でき、実施の形態２では、ワンウェイクラッチを用いる。
特定方向動力伝達部３５は駆動軸１５からモータジェネレータ１９にのみ動力を伝達するように構成している。したがって、モータジェネレータ１９から駆動軸１５へ動力を伝達しようとしても特定方向動力伝達部３５は空回りして、動力伝達ができない構造となっている。このような構造のため、実施の形態１で述べた動力断接部１７のように外部からの信号でクラッチの開放、締結を制御する必要がなく、簡単な構成とすることができる。
次に、実施の形態２の車両用駆動装置１Ｂの動作について説明する。図６と図７は車両用駆動装置１Ｂの動作を示す構成図である。図６と図７の太矢印は駆動力の伝達する方向を示す。
まず、車両１００１が減速する場合について図６を参照しながら説明する。運転者が車両１００１のブレーキペダルを踏むことで車両１００１が減速すると、減速エネルギの一部は駆動軸１５から変速機２７を介してエンジン１１に伝達される。したがって、減速時にはエンジンブレーキがかかる状態となる。この動作は実施の形態１と同じである。このとき、制御部２５は動力断接部２１を開放した状態で、モータジェネレータ１９に回生電力を発生させるように制御する。同時に、制御部２５はインバータ３１がバッテリ３３を充電するように制御する。これにより、特定方向動力伝達部３５は駆動軸１５からモータジェネレータ１９へのみ駆動力を伝達するので、駆動軸１５の駆動力が直接、モータジェネレータ１９へ伝達される。その結果、スーパーチャージャ２３を介することなく、上記回生電力を効率よく回収することができる。なお、実施の形態１の車両用駆動装置１Ａのように制御部２５が動力断接部１７を制御することなく、簡単な構成で回生電力の回収が可能となる。
次に、スーパーチャージャ２３を駆動する場合について図７を参照しながら説明する。運転者が急加速などでアクセルペダルを踏み込むと、制御部２５はエンジン１１の過給が必要か否かを判断する。この動作は実施の形態１と同じである。過給が必要であると判断すると、制御部２５は動力断接部２１を締結するとともに、モータジェネレータ１９を力行するように制御する。同時に、制御部２５はバッテリ３３の電力をモータジェネレータ１９へ供給するようにインバータ３１を制御する。その結果、モータジェネレータ１９によりスーパーチャージャ２３が電動で駆動される。そして、スーパーチャージャ２３で過給された吸入空気がエンジン１１に供給された状態でエンジン１１は駆動軸１５を駆動する。ゆえに、高い駆動力が駆動軸１５からディファレンシャルギア２８を介してタイヤ２９に伝達される。このような動作により、エンジン１１を高出力駆動することが可能となる。なお、この動作においては、特定方向動力伝達部３５は駆動軸１５からモータジェネレータ１９へのみ駆動力を伝達するので、モータジェネレータ１９の駆動力は駆動軸１５側へは伝達されない。したがって、実施の形態１のように制御部２５が動力断接部１７を制御することなく、簡単な構成でスーパーチャージャ２３の駆動が可能となる。
なお、実施の形態２の車両用駆動装置１Ｂでは、特定方向動力伝達部３５を用いたことで、実施の形態１の車両用駆動装置１Ａの駆動アシストができない構成となる。したがって、車両１００１がモータジェネレータ１９による駆動アシストを特に必要としない場合には、実施の形態２の車両用駆動装置１Ｂを車両１００１に搭載することで、制御が簡単になる。そして、車両１００１が駆動アシストを必要とする場合には、実施の形態１の車両用駆動装置１Ａを車両１００１に搭載する。
以上の構成、動作により、電動のスーパーチャージャ２３を有しても高効率に回生電力を回収できるとともに、特定方向動力伝達部３５の制御が不要なため、簡単な構成の車両用駆動装置１Ｂが実現できる。
（実施の形態３）
図８は実施の形態３における車両用駆動装置１Ｃの概略構成図である。図８において、図１から図４に示す実施の形態１の車両用駆動装置１Ａと同じ部分には同じ参照番号を付す。
図８において、車両用駆動装置１Ｃは、車両１００１に搭載されたエンジン１１と、エンジン１１と接続された動力断接部１７と、動力断接部１７を介してエンジン１１と機械的に接続されたモータジェネレータ１９と、モータジェネレータ１９と接続された動力断接部２１と、動力断接部２１を介してモータジェネレータ１９と機械的に接続されたスーパーチャージャ２３と、制御部２５を備える。制御部２５は、動力断接部１７とモータジェネレータ１９と動力断接部２１と電気的に接続されている。
これにより、モータジェネレータ１９がスーパーチャージャ２３を介さずに、エンジン１１と直接接続される構成となる。その結果、減速運動エネルギをスーパーチャージャ２３による損失なく回収することができるので、回生効率が向上する。したがって、電動のスーパーチャージャ２３を有しても高効率に回生電力を回収できる車両用駆動装置１Ｃが実現できる。
以下、より具体的に実施の形態３の車両用駆動装置１Ｃの構成、動作について説明する。
図８において、エンジン１１のクランクシャフト１１Ｃは、変速機２７の入力側２７Ａが接続された端１１Ａと、変速機２７が接続されていない端１１Ｂとを有する。エンジン１１の端１１Ｂは動力断接部１７が機械的に接続されている。なお、エンジン１１と動力断接部１７とは、ギアによる係合により接続されてもよく、ベルトやチェーンで接続されていてもよい。
動力断接部１７は実施の形態１と同様に外部からの信号で締結、開放が任意に制御できる構成のものである。
動力断接部１７とモータジェネレータ１９と動力断接部２１とスーパーチャージャ２３は、この順に機械的に接続されている。すなわち、モータジェネレータ１９の軸１９Ａは動力断接部１７に接続され、軸１９Ｂは動力断接部２１に接続されている。スーパーチャージャ２３は動力断接部２１を介してモータジェネレータ１９の軸１９Ｂに接続されている。動力断接部１７とモータジェネレータ１９と動力断接部２１とスーパーチャージャ２３は実施の形態１と同じである。
動力断接部１７、モータジェネレータ１９、および動力断接部２１は、いずれも制御部２５と電気的に接続されている。モータジェネレータ１９はインバータ３１を介してバッテリ３３が電気的に接続され、インバータ３１も制御部２５と電気的に接続される。これらの詳細も実施の形態１と同じである。
次に、車両用駆動装置１Ｃの動作について説明する。図９から図１３は車両用駆動装置１Ｃの動作を示す構成図である。図９から図１３の太矢印は駆動力の伝達する方向を示す。
まず、車両１００１のエンジン１１の始動の動作について、図９を参照して説明する。制御部２５は、エンジン１１を始動する際に、動力断接部１７を締結し、動力断接部２１を開放するとともに、モータジェネレータ１９を力行するように制御する。この動作は、車両１００１の運転中のアイドリングストップ後のエンジン１１の再始動の動作でもある。そのために、制御部２５は、バッテリ３３の電力をモータジェネレータ１９へ供給するようにインバータ３１の制御も行う。その結果、モータジェネレータ１９の駆動力は動力断接部１７を経由してエンジン１１に直接伝達される。これにより、モータジェネレータ１９がスタータの役割を果たして、エンジン１１の始動を行う。この際、動力断接部２１は開放であるので、スーパーチャージャ２３が不必要に動くことはない。このように、実施の形態３の車両用駆動装置１Ｃでは、エンジン１１の始動も可能となる。
次に、車両１００１走行中の駆動アシストについて図１０を参照しながら説明する。駆動アシストを行う場合、制御部２５は動力断接部１７を締結し、動力断接部２１を開放するとともに、モータジェネレータ１９を力行するように制御する。この動作はエンジン１１の上記動作と同じである。この動作の結果、エンジン１１にはモータジェネレータ１９からの駆動力が伝達される。エンジン１１はそれ自体がタイヤ２９を駆動しているので、エンジン１１の出力にモータジェネレータ１９からの駆動力が加わってタイヤ２９を駆動することになる。したがって、このような動作により、エンジン１１の駆動力をモータジェネレータ１９でアシストすることができる。
次に、車両１００１が減速する場合について図１１を参照しながら説明する。運転者がブレーキペダルを踏むことで車両１００１が減速すると、減速エネルギの一部は駆動軸１５から変速機２７を介してエンジン１１に伝達される。したがって、減速時にはエンジンブレーキがかかる状態となる。このとき、制御部２５は動力断接部１７を締結し、動力断接部２１を開放した状態で、モータジェネレータ１９に回生電力を発生させるように制御する。同時に、制御部２５はインバータ３１がバッテリ３３を充電するように制御する。これにより、エンジン１１の減速による駆動力がモータジェネレータ１９へ直接伝達され、回生を行うことができる。その結果、スーパーチャージャ２３を介することなく、回生電力を効率よくバッテリ３３に回収することができる。
次に、車両１００１の停車中におけるエンジン１１による発電動作について図１２を参照しながら述べる。なお、この動作は、アイドリングストップ車において、アイドリングストップ期間が長くなりバッテリ３３の残量が少なくなった場合に行われる。
制御部２５は、アイドリングストップ中でバッテリ３３の残量が、あらかじめ決定された所定の下限値に至ると、図９で説明した動作によりエンジン１１の再始動を行う。なお、所定の下限値は、エンジン１１の再始動を行うことができるだけのバッテリ３３の残量（蓄積する電力）である。
エンジン１１がアイドリングストップ後の再始動を完了すると、制御部２５は、動力断接部１７と動力断接部２１の締結、開放状態はそのままに、すなわち、動力断接部１７を締結し、動力断接部２１を開放した状態で、モータジェネレータ１９が回生電力を発生するように制御する。その結果、エンジン１１の駆動力が動力断接部１７を介してモータジェネレータ１９に伝達され、モータジェネレータ１９で発電が行われる。したがって、アイドリングストップを行っていたとしても、上記動作によりバッテリ３３を充電することができるとともに、車両１００１に搭載されている電装品へ電力を供給することができる。このような動作により、アイドリングストップ中にバッテリ３３の残量が少なくなっても、電力確保が可能な車両用駆動装置１Ｃを実現できる。
次に、スーパーチャージャ２３を駆動する場合について図１３を参照しながら説明する。制御部２５はエンジン１１の過給が必要であると判断すると、動力断接部１７を開放し、動力断接部２１を締結するとともに、モータジェネレータ１９を力行するように制御する。同時に、制御部２５はバッテリ３３の電力をモータジェネレータ１９へ供給するようにインバータ３１を制御する。その結果、モータジェネレータ１９によりスーパーチャージャ２３がモータジェネレータ１９により電動駆動される。このような動作により、エンジン１１を高出力駆動することが可能となる。したがって、この動作は実施の形態１のスーパーチャージャ２３の駆動動作と同じである。
上記の動作をまとめると、次のようになる。制御部２５は、エンジン１１を始動する際、または、車両１００１を駆動アシストする際、動力断接部１７を締結し、動力断接部２１を開放し、モータジェネレータ１９に電力を供給してモータジェネレータ１９を力行する。また、車両１００１が減速する際、または、車両１００１の停車中にエンジン１１により発電を行う際、制御部２５は、動力断接部１７を締結し、動力断接部２１を開放し、モータジェネレータ１９に電力を発生させるようにモータジェネレータ１９を回生する。また、エンジン１１を過給する際、制御部２５は、動力断接部１７を開放し、動力断接部２１を締結し、モータジェネレータ１９を力行する。
上記した動作により、１つのモータジェネレータ１９で実施の形態１の車両用駆動装置１Ａでの過給、駆動力アシスト、回生に加え、エンジン始動、停車中でのエンジン１１による発電も可能な車両用駆動装置１Ｃを得ることができる。
以上の構成、動作により、モータジェネレータ１９がスーパーチャージャ２３を介さずに、エンジン１１と直接接続される構成となる。その結果、減速運動エネルギをスーパーチャージャ２３による損失なく回収することができるので、回生効率が向上する。したがって、電動のスーパーチャージャ２３を有しても高効率に回生電力を回収できる車両用駆動装置１Ｃが実現できる。
なお、実施の形態３の車両用駆動装置１Ｃでは、上記したように、実施の形態１の過給、駆動力アシスト、回生動作に加えて、エンジン始動、停車中エンジン発電も可能となる。しかし、実施の形態１の車両用駆動装置１Ａでは、駆動軸１５に動力断接部１７を介するのみでモータジェネレータ１９が直接接続される構成となるため、タイヤ２９で発生する減速運動エネルギを、より直接的に回生することができ、駆動アシストも、より直接的に行うことができる。そのため、多機能を１つのモータジェネレータ１９で実現するには実施の形態３の車両用駆動装置１Ｃが望ましく、更なる高効率を求める場合は実施の形態１の車両用駆動装置１Ａが望ましい。
（実施の形態４）
図１４は実施の形態４における車両用駆動装置１Ｄの概略構成図である。図１４において、図１から図１３に示す実施の形態１〜３の車両用駆動装置１Ａ〜１Ｃと同じ部分には同じ参照番号を付す。
実施の形態４の車両用駆動装置１Ｄは、図８から図１３に示す動力断接部１７の代わりに特定方向動力伝達部３５を備える。特定方向動力伝達部３５はエンジン１１からモータジェネレータ１９にのみ動力を伝達し、モータジェネレータ１９からエンジン１１には動力を伝達しない。制御部２５は、車両１００１が減速する際、または、車両１００１の停車中にエンジン１１により発電を行う際、動力断接部２１を開放し、モータジェネレータ１９を回生する。また、制御部２５は、エンジン１１を過給する際、動力断接部２１を締結し、モータジェネレータ１９を力行する。これにより、実施の形態１と同様に、電動のスーパーチャージャ２３を有しても高効率に回生電力を回収できるとともに、特定方向動力伝達部３５の制御が不要なため、簡単な構成の車両用駆動装置１Ｄが実現できる。
以下、実施の形態４の車両用駆動装置１Ｄの詳細について説明する。
図１４に示すように、エンジン１１とモータジェネレータ１９の間に特定方向動力伝達部３５が機械的に接続されている。特定方向動力伝達部３５は実施の形態２と同じ構造である。なお、実施の形態４では、エンジン１１の駆動力をモータジェネレータ１９へのみ伝達してモータジェネレータ１９の駆動力をエンジン１１に伝達しないように、特定方向動力伝達部３５を配している。上記以外の構成は実施の形態３の車両用駆動装置１Ｃと同じである。
次に、車両用駆動装置１Ｄの動作について説明する。図１５から図１７は車両用駆動装置１Ｄの動作を示す構成図である。図１５から図１７の太矢印は駆動力の伝達の方向を示す。
まず、車両１００１が減速する場合の動作について図１５を参照しながら説明する。車両１００１が減速すると、車両１０１の惰性走行による運動エネルギである減速エネルギは駆動軸１５から変速機２７を介してエンジン１１に伝達される。このとき、エンジン１１には特定方向動力伝達部３５が接続されているので、駆動軸１５の減速エネルギは変速機２７、エンジン１１を介してモータジェネレータ１９へ伝達される。ここで、制御部２５は、車両１００１の減速を検知すると、直ちに動力断接部２１を開放し、そして、モータジェネレータ１９が回生電力を発生するように制御する。同時に、制御部２５はインバータ３１がバッテリ３３を充電するように制御する。これにより、エンジン１１の減速による駆動力がモータジェネレータ１９へ直接伝達され、回生を行うことができる。その結果、スーパーチャージャ２３を介することなく、上記回生電力を効率よくバッテリ３３に回収することができる。
次に、車両１００１の停車中におけるエンジン１１による発電の動作について図１６を参照しながら述べる。なお、実施の形態４の車両用駆動装置１Ｄでは、モータジェネレータ１９でエンジン１１を始動することができないので、車両１００１はアイドリングストップの機能を有していない。
制御部２５は、車両１００１の停車中にバッテリ３３の残量が所定の下限値に至らないようにするために、動力断接部２１を開放として、モータジェネレータ１９が回生電力を発生するように制御する。その結果、エンジン１１の駆動力が特定方向動力伝達部３５を介してモータジェネレータ１９に伝達され、その駆動力によりモータジェネレータ１９の発電が行われるので、車両１００１の停車中でもバッテリ３３を充電することができるとともに、車両１００１に搭載される電装品へ電力を供給することができる。このような動作により、車両１００１の停車中に電力確保が可能な車両用駆動装置１Ｄを実現できる。
次に、スーパーチャージャ２３を駆動する動作について図１７を参照しながら説明する。制御部２５はエンジン１１の過給が必要であると判断すると、動力断接部２１を締結するとともに、モータジェネレータ１９を力行するように制御する。同時に、制御部２５はバッテリ３３の電力をモータジェネレータ１９へ供給するようにインバータ３１を制御する。その結果、モータジェネレータ１９によりスーパーチャージャ２３が電動で駆動される。このとき、特定方向動力伝達部３５はモータジェネレータ１９からエンジン１１へ駆動力を伝達できないので、実施の形態３のように動力断接部１７を開放する動作が不要となる。このような動作により、簡単な構成でエンジン１１を高出力駆動することが可能となる。
なお、実施の形態４の車両用駆動装置１Ｄでは上記したエンジン１１の始動と、駆動アシストを行うことができない。しかし、特定方向動力伝達部３５を用いているので、構成が簡単になる。したがって、車両１００１がモータジェネレータ１９によるエンジン１１の始動と駆動アシストが不要な場合は実施の形態４の車両用駆動装置１Ｄを搭載し、車両１００１がこれらの機能を有する場合は実施の形態３の車両用駆動装置１Ｃを搭載する。
以上の構成、動作により、電動のスーパーチャージャ２３を有しても高効率に回生電力を回収できるとともに、特定方向動力伝達部３５の制御が不要なため、簡単な構成の車両用駆動装置１Ｄが実現できる。
本発明にかかる車両用駆動装置は、高効率に回生電力を回収できるので、特にエンジンとモータジェネレータを用いた車両を駆動する車両用駆動装置等として有用である。
１Ａ〜１Ｄ 車両用駆動装置
１１ エンジン
１５ 駆動軸
１７ 動力断接部（第１動力断接部）
１９ モータジェネレータ
２１ 動力断接部（第２動力断接部）
２３ スーパーチャージャ
２５ 制御部
３５ 特定方向動力伝達部
車両用駆動装置は、車両に搭載されるエンジンと、エンジンと機械的に接続されて車両を駆動する駆動軸と、駆動軸とエンジンとのうちの一方の部材に接続された第１動力断接部と、第１動力断接部を介して駆動軸とエンジンとのうちの一方の上記部材に機械的に接続されたモータジェネレータと、モータジェネレータに接続された第２動力断接部と、第２動力断接部を介してモータジェネレータと機械的に接続されたスーパーチャージャとを備える。

Claims (6)

  1. 車両に搭載されるエンジンと、
    前記エンジンと機械的に接続されて、前記車両を駆動する駆動軸と、
    前記駆動軸に接続された第１動力断接部と、
    前記第１動力断接部を介して前記駆動軸に機械的に接続されたモータジェネレータと、
    前記モータジェネレータに接続された第２動力断接部と、
    前記第２動力断接部を介して前記モータジェネレータと機械的に接続されたスーパーチャージャと、
    前記第１動力断接部と前記モータジェネレータと前記第２動力断接部と電気的に接続される制御部と、
    を備えた車両用駆動装置。
  2. 前記制御部は、
    前記車両を駆動アシストする際、前記第１動力断接部を締結し、前記第２動力断接部を開放し、前記モータジェネレータを力行し、
    前記車両が減速する際、前記第１動力断接部を締結し、前記第２動力断接部を開放し、前記モータジェネレータを回生し、
    前記エンジンを過給する際、前記第１動力断接部を開放し、前記第２動力断接部を締結し、前記モータジェネレータを力行する、
    ように構成されている、請求項１に記載の車両用駆動装置。
  3. 前記第１動力断接部は、前記駆動軸から前記モータジェネレータにのみ動力を伝達する特定方向動力伝達部であり、
    前記制御部は、
    前記車両が減速する際、前記第２動力断接部を開放し、前記モータジェネレータを回生し、
    前記エンジンを過給する際、前記第２動力断接部を締結し、前記モータジェネレータを力行する、
    ように構成されている、請求項１に記載の車両用駆動装置。
  4. 車両に搭載されるエンジンと、
    前記エンジンに接続された第１動力断接部と、
    前記第１動力断接部を介して前記エンジンと機械的に接続されるモータジェネレータと、
    前記モータジェネレータに接続された第２動力断接部と、
    前記第２動力断接部を介して前記モータジェネレータと機械的に接続されるスーパーチャージャと、
    前記第１動力断接部と前記モータジェネレータと前記第２動力断接部と電気的に接続される制御部と、
    を備えた車両用駆動装置。
  5. 前記制御部は、
    前記エンジンを始動する際、または、前記車両を駆動アシストする際、前記第１動力断接部を締結し、前記第２動力断接部を開放し、前記モータジェネレータを力行し、
    前記車両が減速する際、または、前記車両の停車中に前記エンジンにより発電を行う際、前記第１動力断接部を締結し、前記第２動力断接部を開放し、前記モータジェネレータを回生し、
    前記エンジンを過給する際、前記第１動力断接部を開放し、前記第２動力断接部を締結し、前記モータジェネレータを力行する、
    ように構成されている、請求項４に記載の車両用駆動装置。
  6. 前記第１動力断接部は前記エンジンから前記モータジェネレータにのみ動力を伝達する特定方向動力伝達部であり、
    前記制御部は、
    前記車両が減速する際、または、前記車両の停車中に前記エンジンにより発電を行う際、前記第２動力断接部を開放し、前記モータジェネレータを回生し、
    前記エンジンを過給する際、前記第２動力断接部を締結し、前記モータジェネレータを力行する、
    ように構成されている、請求項４に記載の車両用駆動装置。
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