内燃機関の駆動装置

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【発明の名称】	内燃機関の駆動装置
【発明者】	【氏名】岸本雄治【氏名】沖田良介【氏名】中山政和
【要約】	【課題】減速時又は制動時に燃料カット領域を拡大し、アイドル回転中は回生で得られた電力で電動モータを駆動し燃料消費を節減することを目的とする。【解決手段】始動時にバッテリ１５からインバータ１３を介してモータジェネレータ３に電力を供給してエンジン１の始動を行い、通常走行時にモータジェネレータ３により発電された電力をバッテリ１５に充電する内燃機関の駆動装置において、減速又は制動時にエンジン１への燃料供給をカットすると共にモータジェネレータ３による回生制動で発電し、内燃機関の回転数が目標アイドル回転数以下になるとモータジェネレータ３にバッテリ１５から電力を供給して目標アイドル回転数を維持するように制御する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】内燃機関の駆動軸に連結されたモータジェネレータと、このモータジェネレータの交流電力を所定の直流電力として出力すると共に直流電力から交流電力に変換可能なインバータと、このインバータに接続された蓄電装置を備え、始動時に蓄電装置からモータジェネレータに電力を供給して内燃機関の始動を行い、通常走行時にモータジェネレータにより発電された電力を蓄電装置に充電する内燃機関の駆動装置において、減速又は制動時に内燃機関への燃料供給をカットすると共にモータジェネレータによる回生制動で発電し、内燃機関の回転数が目標アイドル回転数以下になるとモータジェネレータに蓄電装置から電力を供給して目標アイドル回転数を維持するように制御することを特徴とする内燃機関の駆動装置。
【請求項２】上記モータジェネレータに電力を供給して目標アイドル回転数を維持している際、内燃機関の吸入側に設けられたスロットルバルブを開に制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の駆動装置。
【請求項３】上記内燃機関及びモータジェネレータの出力軸に対して、その入力軸の断続が可能なクラッチ手段を備え、減速又は制動時に少なくとも目標アイドル回転数までに前記内燃機関及びモータジェネレータの出力軸とクラッチ手段の入力軸の直結状態を解除するように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の駆動装置。
【請求項４】内燃機関およびモータジェネレータの出力軸に対して、その入力軸の断続が可能なクラッチ手段と、その遮断を検出するセンサ手段を備え、前記内燃機関およびモータジェネレータの出力軸とクラッチ手段の入力軸が遮断された時にモータジェネレータに電力を供給して目標アイドル回転数を維持するように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の駆動装置。
【請求項５】エアコンのＯＦＦ時のみ、モータジェネレータに電力を供給して目標アイドル回転数を維持するように制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関の駆動装置。
【請求項６】モータジェネレータに電力を供給して目標アイドル回転数を維持している時、所定の停止条件が成立した場合にモータジェネレータを停止するように制御すること特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関の駆動装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の駆動装置に関し、特に動力源として内燃機関と電動モータを備える車両の駆動装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の内燃機関の駆動装置として、例えば特開平５－２６０６１０号公報により提案されたものがある。
【０００３】この内燃機関の駆動装置は、内燃機関の駆動軸に連結した電動モータと、蓄電装置と、電動モータの交流回路と蓄電装置の直流回路との間で双方向に電気エネルギーを変換して結合するインバータ回路と、インバータ回路を制御するインバータ制御回路と、電動モータのトルク制御を行う制御回路とを備え、車両の加速時に蓄電装置から電動モータに電力を供給して内燃機関の出力を補助し、減速時又は制動時に内燃機関への燃料供給を停止すると共に電動モータを発電機として回生制動を行い、発生した電力で蓄電装置を充電するものである。
【０００４】従来の内燃機関の駆動装置は、上述のように減速時又は制動時に車両の持つ運動エネルギーを電気エネルギーとして回収し、これを利用して加速時等に車両の加速性能を高めることにより内燃機関の燃料消費を節減している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来の内燃機関の駆動装置においては、減速又は制動が終了するのに伴って燃料の供給を再開する燃料カットリカバリー時に機関回転数が目標アイドル回転数より低下するストールを起こさないように、減速時又は制動時に機関回転数が目標アイドル回転数より高い所定回転数を越えて低下すると、燃料の供給が再開されるため、緩やかな減速時における燃料カットリカバリー時には必要以上に早くから燃料の供給が再開されてしまい、燃費の増大や排気エミッションの悪化を招くという問題点がある。
【０００６】また、アイドル回転を内燃機関で維持しているためアイドル回転中の燃料消費をなくすことが出来ないという問題点がある。
【０００７】この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、減速時又は制動時に燃料の供給を停止する燃料カット領域を拡大すること、そしてアイドル回転中は回生で得られた電力で電動モータを駆動し燃料消費を節減すること、および停止条件成立でアイドルストップし燃料消費を節減することを目的とする。
【０００８】また、明確な停止条件が成立するまでは電動モータによりアイドル回転を維持することで、それまでに生じる途中からの急発進でも、もたつきがなくスムーズな加速ができ、運転者に違和感とショックを与えないようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、内燃機関の駆動軸に連結されたモータジェネレータと、このモータジェネレータの交流電力を所定の直流電力として出力すると共に直流電力から交流電力に変換可能なインバータと、このインバータに接続された蓄電装置を備え、始動時に蓄電装置からモータジェネレータに電力を供給して内燃機関の始動を行い、通常走行時にモータジェネレータにより発電された電力を蓄電装置に充電する内燃機関の駆動装置において、減速又は制動時に内燃機関への燃料供給をカットすると共にモータジェネレータによる回生制動で発電し、内燃機関の回転数が目標アイドル回転数以下になるとモータジェネレータに蓄電装置から電力を供給して目標アイドル回転数を維持するように制御する。
【００１０】請求項２の発明は、請求項１の発明において、モータジェネレータに電力を供給して目標アイドル回転数を維持している時、内燃機関の吸入側に設けられたスロットルバルブを開に制御することを特徴とする。
【００１１】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、内燃機関及びモータジェネレータの出力軸に対し、その入力軸の断続が可能なクラッチ手段を備え、減速又は制動時に少なくとも目標アイドル回転数までに内燃機関及びモータジェネレータの出力軸とクラッチ手段の入力軸の直結状態を解除するように制御することを特徴とする。
【００１２】請求項４の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、内燃機関およびモータジェネレータの出力軸に対し、その入力軸の断続が可能なクラッチ手段と、その遮断を検出するセンサ手段を備え、内燃機関およびモータジェネレータの出力軸とクラッチ手段の入力軸が遮断された時にモータジェネレータに電力を供給して目標アイドル回転数を維持するように制御する。
【００１３】請求項５の発明は、請求項１から請求項４の発明において、エアコンのＯＦＦ時のみ、モータジェネレータに電力を供給して目標アイドル回転数を維持するように制御することを特徴とする。
【００１４】請求項６の発明は、請求項１から請求項５の発明において、モータジェネレータに電力を供給して目標アイドル回転数を維持している時、所定の停止条件が成立した場合にモータジェネレータを停止するように制御する。
【００１５】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１の内燃機関の駆動装置を図について説明する。図１はこの発明の実施の形態１によるインバータを用いたモータジェネレータによる内燃機関の駆動装置を示す構成図である。
【００１６】図１において、内燃機関であるエンジン１の出力軸にはモータジェネレータ３が連結され、このモータジェネレータ３にはクラッチ５、変速機７、歯車装置９及び車輪１１が適宜回転軸を介して順次連結して設けられている。また、モータジェネレータ３には、モータジェネレータ３からの交流電力を直流電力に変換すると共に、直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ３に与えるインバータ１３が接続されている。さらに、インバータ１３には蓄電手段であるバッテリ１５が接続されている。
【００１７】エンジン１はエンジン出力を発生し、このエンジン出力によりモータジェネレータ３を発電機として駆動する。また、エンジン１の駆動出力はクラッチ５、変速機７、及び歯車装置９を介して車輪１１に伝達され車両を走行させる。
【００１８】モータジェネレータ３は発電機またはモータとして機能する回転機であって、そのロータはエンジン１のクランクシャフトと直結されている。発電機としての機能時、モータジェネレータ３は上記のようにエンジン出力により駆動されて発電を行う。一方、回生制動時には、制動エネルギーを回生し、発電された電力はバッテリ１５に蓄電される。また、モータとしての機能時、バッテリ１５からの電力供給により回転し、この回転力により車輪１１を駆動して車両を走行させる。さらにモータジェネレータ３は、エンジンの始動時にモータとして機能することにより、エンジンのクランキングを行う。
【００１９】インバータ１３は電力変換装置であり、スイッチング素子がスイッチングすることにより、モータジェネレータ３で発電された交流電力を直流電力に変換すると共にバッテリ１５からの直流電力をモータ駆動用の交流電力に変換するように構成されている。バッテリ１５には電圧センサが取り付けられており、電圧センサにて検出された電圧値は後述するコントローラ１７に出力される。
【００２０】本実施の形態の変速機７とクラッチ５は油圧制御式である。両構成の制御油圧としては、例えば同一の油圧発生手段（図示せず）によって発生した油圧が用いられており、この油圧発生手段はエンジン出力により駆動される。また、変速機７にはギア位置検出装置２０が取り付けられており、ギア位置検出装置２０にて検出された信号は後述するコントローラ１７に出力される。
【００２１】クラッチ５はモータジェネレータ３の出力軸に対してその入力軸の断続が可能な構成であり、後述するコントローラ１７からの信号によりモータジェネレータ３の出力軸とクラッチ５の入力軸の接続状態を制御するようになっている。また、クラッチ５にはその接続状態を検出するセンサ（図示せず）を備えており、このセンサの出力信号は後述のコントローラ１７に入力される。
【００２２】以上が本実施形態のインバータを用いたモータジェネレータによる車両の駆動装置の構成の説明である。
【００２３】次に、実施の形態１の車両の駆動装置の作用について説明する。この車両の駆動装置は図１に示すコントローラ１７を有しており、このコントローラ１７には、当該車両の車速、ブレーキの作動状態、アクセルの作動状態、ギアの設定状態、及びバッテリ１５の電圧値が入力される。そしてコントローラ１７は、エンジン１、インバータ１３、クラッチ５及び変速機７に対して制御信号を出力するように構成されている。コントローラ１７は、中央演算処理部（ＣＰＵ）、記憶部（ＲＡＭ、ＲＯＭ）、入出力インターフェース等の構成からなるマイクロコンピュータであり、自動車の各構成の制御用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）に用いられているものと同様のものを用いて構成することができる。以下、コントローラ１７の制御内容について説明する。
【００２４】図２のフローチャートにおいて、車両が一定速走行から停止する際に、エンジン１の回転数が既に減速されて低下している時を例として説明する。この場合、ドライバーはアクセルペダルを離してアクセル開度＝０となり、ブレーキペダルが踏まれている。
【００２５】まずステップ１００で、コントローラ１は上記アクセルペダル及びブレーキペダルの作動状態により減速又は制動時か否かを判定して、減速又は制動時と判断すれば、ステップ３００に進んで減速又は制動時の処理ルーチンを実行する。
【００２６】また、ステップ１００にて減速又は制動時か否かの判定がＮＯの場合は、エンジン駆動時の処理ルーチンに進み、ステップ２００及び２０１にて、エンジンの駆動及びモータジェネレータ３の通常走行発電処理を行う。
【００２７】減速又は制動時処理ルーチンでは、まずステップ３００で、エンジンの機関回転数の信号に基づいて、エンジン回転数が目標アイドル回転数以下か否かを判定する。
【００２８】エンジン回転数が目標アイドル回転数以下の場合、ステップ３０１に進んで、クラッチ５が遮断かどうかを判定する。
【００２９】ここでクラッチ５が遮断の場合、ステップ３０２に進んで、エアコンがＯＦＦか否かを判定する。
【００３０】エアコンがＯＦＦの場合、ステップ３０３に進んで、蓄電手段であるバッテリ１５からインバータ１３を介してモータジェネレータ３に電力を供給して駆動トルクを発生させ、エンジン１や自動変速機３のフリクション等に対抗して目標アイドル回転数を維持する。
【００３１】そしてこの場合は、ステップ３０４のスロットルバルブを開に制御してエンジンのポンプロスを小さくし、モータジェネレータ３の消費電力が少なくなるようにする。
【００３２】一方ステップ３００にて、エンジン回転数が目標アイドル回転数より高い場合、ステップ４００、４０１に進んで、バッテリ１５の状態に応じた回生制動および燃料カットが行われる。すなわちステップ４００では、モータジェネレータ３による回生制動で発電し、発電した電力をインバータ１３を介してバッテリ１５に蓄電する。また、ステップ４０１では、内燃機関への燃料供給をカットする。
【００３３】図３は上記制御動作を示すグラフであり、オートマチックトランスミッション車を例に、横軸を時間軸にとってエンジン回転数とモータジェネレータトルクの関係を表わした説明図である。このグラフにおいて、車両の減速及び制動時、エンジン回転数が目標アイドル回転数に達するまでは、モータジェネレータ３は発電機としての役割を果し、制動エネルギーを回生して発電電力をバッテリ１５に蓄電する。そして、エンジン回転数が目標アイドル回転数に達すると同時にモータジェネレータ３のトルクが負から正に切り換わり、駆動力が発生するので、エンジン回転数が目標アイドル回転数に保たれる。
【００３４】その後、ステップ５００にて所定の停止条件が成立すれば、ステップ５０１にてモータジェネレータ３を停止する。
【００３５】上記の停止させるための条件とは、例えば（Ａ）「車両が停止している」
（Ｂ）「バッテリ１５の蓄電量を表すＳＯＣ値が所定値以上」
（Ｃ）「ブレーキがＯＮ状態」
（Ｄ）「トランスミッションのギア位置がニュートラル以外からニュートラルに設定」である。
【００３６】また、ステップ６００にて所定の始動条件が成立すれば、モータジェネレータ３を再始動させる。
【００３７】再始動させるための条件とは、例えば（Ｅ）「バッテリ１５の蓄電量を表すＳＯＣ値が所定値以下」
（Ｆ）「アクセルがＯＮ状態」
（Ｇ）「ブレーキがＯＦＦ状態」
（Ｈ）「トランスミッションのギア位置がニュートラルからニュートラル以外に設定」である。
【００３８】以上のように本実施の形態によれば、減速又は制動時からアイドル回転時に切り換わりインジェクタから燃料の供給がカットされたまま、モータジェネレータ３に電力を供給して駆動が行われるため、減速又は制動時の燃料カットがそのまま継続可能となり、減速時における燃料カット領域を最大限に確保し、燃費の低減、排気エミッションの改善がはかれる。そして、アイドル回転中は回生で得られた電力によりモータジェネレータを駆動することで燃料消費の節減を可能とする。
【００３９】また、モータジェネレータ３によるアイドル回転中にスロットルバルブを開に制御するため、エンジンのポンプロスが小さくなり、モータジェネレータの消費電力が少なく燃費の低減、排気エミッションの改善がはかれる。
【００４０】さらに、クラッチが遮断された時にモータジェネレータに電力を供給して目標アイドル回転数を維持することにより、クラッチが直結のままの時はエンジン側も停止となるよう制御され、ドライバーに違和感を与えることを防止できる。
【００４１】また、エアコンのＯＦＦ時にモータジェネレータに電力を供給して目標アイドル回転数を維持するようにしたので、車両内のドライバーの快適性を確保できる。
【００４２】また、明確な停止条件が成立した場合にモータジェネレータを停止するようにしたので、それまでに生じる途中からの急発進の場合でももたつきがなくスムーズな加速が可能で、運転者に違和感とショックを与えない効果がある。
【００４３】実施の形態２．実施の形態２では、上述の実施の形態１（特にＡＴ（オートマチック）車両の駆動装置）において、減速又は制動時のエンジン回転数が目標アイドル回転数まで下がる前に、エンジン１の出力軸とクラッチ５の入力軸の直結状態を解除する構成とした。
【００４４】以上のように実施の形態２によれば、特にＡＴ（オートマチック）車両の駆動装置において、少なくとも目標アイドル回転数までに内燃機関の出力軸とクラッチ手段の入力軸の直結状態を解除することにより、モータジェネレータの負荷を軽減することができる。
【００４５】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、減速又は制動時に内燃機関への燃料供給をカットすると共にモータジェネレータによる回生制動で発電し、内燃機関の回転数が目標アイドル回転数以下になるとモータジェネレータに電力を供給して目標アイドル回転数を維持するようにしたので、減速時や制動時における燃料カット領域の拡大が図れる。
【００４６】請求項２の発明によれば、モータジェネレータに電力を供給して目標アイドル回転数を維持している時、内燃機関の吸入側に設けられたスロットルバルブを開に制御したので、エンジンのポンプロスが小さくなり、モータジェネレータの消費電力が少なく燃費の低減、排気エミッションの改善がはかれる。
【００４７】請求項３の発明によれば、特にＡＴ（オートマチック）車両の駆動装置において、少なくとも目標アイドル回転数までに内燃機関の出力軸とクラッチ手段の入力軸の直結状態を解除することにより、モータジェネレータの負荷を軽減することができる。
【００４８】請求項４の発明によれば、特にＭＴ（マニュアル）車両の駆動装置において、内燃機関の出力軸とクラッチ手段の入力軸が遮断された時にモータジェネレータに電力を供給して目標アイドル回転数を維持することにより、クラッチが直結のままの時はエンジン側も停止となるよう制御され、ドライバーに違和感を与えることを防止できる。
【００４９】請求項５の発明によれば、エアコンのＯＦＦ時のみモータジェネレータに電力を供給して目標アイドル回転数を維持するようにしたので、車両内のドライバーの快適性を確保できる。
【００５０】請求項６の発明によれば、モータジェネレータに電力を供給して目標アイドル回転数を維持している時、明確な所定の停止条件が成立した場合にモータジェネレータを停止するようにしたので、それまでに生じる途中からの急発進の場合でももたつきがなくスムーズな加速が可能で、運転者に違和感とショックを与えない効果がある。
【００５１】以上のように、この発明によれば、減速時又は制動時に燃料の供給を停止する燃料カット領域を拡大すること、そしてアイドル回転中は回生で得られた電力によりモータを駆動し燃料消費を節減すること、および停止条件成立でアイドルストップし燃料消費を節減することが可能である。このように、運転手の求める車両の操作性と安全性、応答性を備えつつ、燃費向上を実現することのできる内燃機関の駆動装置を構成することが可能である。

【出願人】	【識別番号】０００００６０１３【氏名又は名称】三菱電機株式会社
【出願日】	平成１１年３月３０日（１９９９．３．３０）
【代理人】	【識別番号】１０００６４６７６【弁理士】【氏名又は名称】村上博（外２名）
【公開番号】	特開２０００－２８７３０４（Ｐ２０００－２８７３０４Ａ）
【公開日】	平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３）
【出願番号】	特願平１１－８８０２４