JP2000287304A - 内燃機関の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【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１
３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。

Description

【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２
０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（ＲＡ
Ｍ、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ＯＦ
Ｆ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。

【図面の簡単な説明】

【図１】 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。

【図２】 この発明の実施の形態１の内燃機関の駆動装
置の制御動作を示すフローチャートである。

【図３】 この発明の実施の形態１の車両の駆動装置の
制御動作を説明するための図である。

【符号の説明】

１ エンジン、３ モータジェネレータ、５ クラッ
チ、７ 変速機、１３インバータ、１５ バッテリ、１
７ コントローラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 政和 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会 社内 Ｆターム(参考） 3D039 AA01 AA02 AA04 AB27 AC02 AC33 AD01 AD06 AD22 AD44 AD53 3G093 AA05 AA07 AA16 BA22 CA04 CB07 DA01 DA06 DB05 DB10 DB11 DB15 DB19 DB25 EA05 EA09 EB00 EB02 EC02 FB02 5H115 PA01 PA12 PI16 PI29 PI30 PO17 PU08 PU22 PU23 PU25 PU29 PV09 QA01 QE10 QH02 QI04 QN03 RB08 SE04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。