JP2000156905A

JP2000156905A - 車両用パワープラント

Info

Publication number: JP2000156905A
Application number: JP10326664A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Sawase; 薫澤瀬; Koji Ando; 孝司安藤; Takeo Hiramatsu; 健男平松; Takeshi Asano; 威浅野; Yuichi Nochida; 祐一後田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1998-11-17
Filing date: 1998-11-17
Publication date: 2000-06-06
Anticipated expiration: 2018-11-17
Also published as: JP3327230B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、小出力の電気モータで発進加速を損
なわずにエンジン始動が行なえ、エンジンの引き摺り損
失のないモータ走行が行なえ、エンジン始動が困難なモ
ータによる極低速走行中におけるエンジン始動、同モー
タ走行に代わりのエンジンの出力だけでの極低速走行が
できる車両用パワープラントを提供する。【解決手段】本発明の車両用パワープラントは、エンジ
ン１の出力軸と変速機２の入力軸との間に設置される変
速機構１５に、３要素２自由度型遊星歯車機構を採用
し、キャリア１９に変速機２の入力軸を連結し、サンギ
ヤ１７にモータジェネレータ１６を連結し、リングギヤ
１８にツーウェイクラッチ２８を設け、さらにキャリア
１９とリングギヤ１８とを連結するクラッチ２５、キャ
リア１９の出力軸と走行輪１３との間にスリップ結合が
可能なクラッチ８を設けて、該クラッチ８を境に遊星歯
車機構側を回転上昇可能とし、上記課題を解決した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンとモータ
ジェネレータとの両者を効率的に運転させて車両を走行
させる車両用パワープラントに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車には、エンジン、モータジェネレ
ータ、変速機を組み合せて、排ガス特性および高燃費を
双方の向上が図れるようにした車両、いわゆるハイブリ
ッド車がある。

【０００３】ハイブリッド車は、高効率の運転領域が狭
いエンジン、低速トルクが大きいモータの特性を活用す
るために、発進はモータを用い、定常走行はエンジンを
用い、加速時はモータでエンジンの駆動力をアシストす
る方式を採用することが行なわれている。

【０００４】この方式のハイブリッド車は、燃費を高め
るために、停車中はエンジンを停止させ、アクセルを踏
むと、モータで発進させ、この発進中、エンジンを始動
させて発進加速することが行なわれている。

【０００５】そこで、こうしたハイブリッド車には、特
開平９−７４６０９号公報に開示されているようにエン
ジンの出力軸と変速機の入力軸との間を直結するようモ
ータジェネレータを設置したパワープラントを採用し
て、発進の際は、まず、モータからの出力で発進させ、
この加速中、同じモータでエンジンを始動させて発進加
速する構造が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ハイブリッド車のモー
タには、車両を発進させるのに必要な出力と、エンジン
を始動させるのに必要な出力との双方が求められる。

【０００７】ところで、上記したような一基のモータ
で、同モータ出力をダイレクトに変速機に入力させる構
造は、かなり高出力のモータを用いることが求められ
る。

【０００８】ところが、モータは、高出力になる程、高
価になる製品なので、同構造だと、かなりパワープラン
トがコスト高になりやすい。

【０００９】そこで、本願発明者らは、エンジンの出力
軸と変速機の入力軸との間に、変速機構を介しモータジ
ェネレータを設置し、小さな出力のモータの出力トルク
を変速機構で増幅してから変速機へ伝えて車両を発進さ
せ、この発進加速中、同モータの増幅した出力トルクで
エンジンの始動を行わせることを考えた。

【００１０】ところが、単に変速機構を設置しただけの
構造だと、モータ走行の際、エンジンの引き摺り損失が
発生したり、モータ走行で極低速走行中、バッテリの充
電が必要となったとき、車速の制限からエンジン始動に
必要な回転数が確保できず、充分な発電が行なえなくな
ったり、さらには車速の制限から走行に必要な駆動力を
発生するエンジンの回転数が確保できずにエンジンによ
る極低速走行に切換えられなくなることがあり、ハイブ
リッド車の性能が損なわれやすい。

【００１１】そのため、ハイブリッド車の性能、コスト
の双方の点で優れるパワープラントが望まれている。

【００１２】本発明は、上記事情に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、小出力（小形）のモー
タで発進加速を得ながら、同じモータで発進加速を損な
わずにエンジンの始動を行なえ、さらにエンジンの引き
摺り損失のないモータ走行、加えてエンジン始動が困難
なモータによる極低速走行中におけるエンジン始動、さ
らには同モータ走行に代わりエンジンの出力だけで充分
に発電しながら極低速走行が継続できる車両用パワープ
ラントを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載した車両用パワープラントは、エンジ
ンの出力軸と変速機の入力軸との間に設置される２段以
上変速可能な変速機構に、３要素２自由度型遊星歯車機
構を採用し、３要素のうち、第１要素に変速機の入力軸
を連結し、第２要素にモータジェネレータを連結し、第
３要素に同要素を制動する第１クラッチ手段を設け、か
つ第１要素、第２要素、第３要素のうち２つの要素を連
結する第２クラッチ手段を設け、さらにエンジンを第１
要素、第２要素、第３要素のいずれか一つの要素と連結
する第３クラッチ手段と、歯車機構の出力軸から該出力
軸の出力が伝達される走行輪までの間にスリップ結合可
能な第４クラッチ手段を設けて、変速機構が、第４クラ
ッチ手段のスリップ機能により、同第４クラッチ手段を
境として、独立して回転上昇可能とした。

【００１４】この車両用パワープラントにより、発進の
際、変速機構で増幅したモータの出力トルクを変速機へ
出力させながら、第３クラッチ手段を通じてエンジンへ
増幅したモータからの駆動力を伝達させることにより、
小出力（小形）のモータで発進加速を得ながら、同発進
加速を損なわずにエンジンの始動が行なえる。しかも、
モータ走行のときは第３クラッチ手段により遊星歯車機
構からエンジンを切り離すことにより、エンジンの引き
摺り損失の無いモータ走行が行なえる。そのうえ、モー
タ走行で極低速走行中、バッテリの充電が必要となった
ときは、第４クラッチ手段をスリップ結合させ、車速を
保つのに必要な駆動力を走行輪に伝えつつ、モータの回
転をエンジン始動が行なえる回転数まで上昇させてエン
ジンへ伝え、エンジンを始動させる。そして、始動した
エンジンを、スリップ結合している第４クラッチを通じ
て車速を保つのに必要な駆動力を伝達させ、さらにはジ
ェネレータで充分な発電を行なうのに必要な駆動力を発
生させる回転数に上昇させて運転することにより、エン
ジンの出力だけで、充分な発電量を確保しながら極低速
走行が継続されるようになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１に示す一実施
形態にもとづいて説明する。

【００１６】図１は本発明を適用したハイブリット車に
用いられるパワープラントＰの全体の概略図を示し、図
中１はエンジン、２は、同エンジン１から出力軸１ａ側
へ離れた地点に設置された変速機、例えばベルト式無段
変速機である。

【００１７】ベルト式無段変速機２は、エンジン１の出
力軸１ａと直列に並ぶベルト入力軸３、このベルト入力
軸３と並行な出力軸４を備えていて、ベルト入力軸３に
はＶ溝５ａをもつドライブプーリ５が組み付けられ、出
力軸４にはＶ溝６ａをもつドリブンプーリ６が組み付け
られている。これらＶ溝５ａ、６ａ間には、無端状の金
属ベルト７が掛け渡されていて、互いのプーリ幅を変化
させることにより、変速比が変えられる構造となってい
る。

【００１８】このベルト式無段変速機２の出力軸４が、
スリップ結合可能（スリップを伴ないながら結合）な出
力用のクラッチ８（第４クラッチ手段に相当）、中継ギ
ヤ１０、ファイナルギヤ１１、デファレンシャルギヤ１
２を介して、左右の走行輪１３（片側しか図示していな
い）に接続してある。

【００１９】このベルト式無段変速機２の入力軸３とエ
ンジン１の出力軸１ａとの間には、例えば低速モード
（以下、Ｌモードという）と高速モード（以下、Ｈモー
ドという）との２段変速可能な遊星ギヤ式減速機１５
（２段以上の変速が可能な変速機構に相当）を介して、
１基の小出力（小形）のモータ／ジェネレータ１６（Ｍ
／Ｇ；電気モータと発電機との双方の機能をもつ製品）
が設置してある。

【００２０】遊星ギヤ式減速機１５には、３要素２自由
度型遊星歯車機構が用いられている。具体的には、同遊
星歯車機構は、入力軸３および出力軸１ａと同じ軸心の
延長線上にサンギヤ１７を配置し、サンギヤ１７の周り
にリングギヤ１８を配置し、これらサンギヤ１７とリン
グギヤ１８との間に、キャリア１９で支持されたプラネ
タリギヤ２０を噛み合わせた構造が用いてある。この遊
星歯車機構と隣接するエンジン１側に、同心状の配置で
モータ／ジェネレータ１６を構成するステータ１６ａ、
ロータ１６ｂが配設してある。このモータ／ジェネレー
タ１６が、インバータ２１を介して、バッテリ２２に接
続され、バッテリ２２からの電気エネルギーでモータ／
ジェネレータ１６をモータとして作動させて、車両をモ
ータ走行させたりエンジン１の始動に必要な動力を発生
させたり、反対にモータ／ジェネレータ１６をジェネレ
ータとして作動させて、ジェネレータに加わる運動エネ
ルギーを電気エネルギーに変えてバッテリ２２へ充電で
きるようにしてある。

【００２１】そして、遊星歯車機構の３要素（サンギ
ヤ、キャリア、リングギヤ）のうち、キャリア１９は、
同キャリア１９とリングギヤ１８との間を断続するＨ／
Ｌモード切換用のクラッチ２５（３要素のうち２つを連
結する第２クラッチ手段に相当）を介して、ベルト式無
段変速機２のベルト入力軸３（遊星歯車機構の出力軸を
兼ねる軸）に連結してある。さらにキャリア１９は、エ
ンジン切換用のクラッチ２６（第３クラッチ手段に相
当）を介して、エンジン１の出力軸１ａにも連結してあ
る。なお、エンジン１の出力軸１ａには、エンジン１の
振動等を吸収するよう、ダンパ２７ａが付いたフライホ
ール２７が取付けてある。

【００２２】サンギヤ１７は、モータ／ジェネレータ１
６のロータ１６ｂに連結してある。

【００２３】残るリングギヤ１８は、前進と後退（正逆
方向の両方）でロック方向が切換え可能なツーウェイク
ラッチ２８（第１クラッチ手段に相当）を介して、パワ
ープラントＰの周囲を覆う外郭ケース２９に支持させて
ある。

【００２４】そして、ベルト式無段変速機２と走行輪１
３との間に設置したスリップ結合可能なクラッチ８によ
り、パワープラントＰは、該クラッチ８を境として、遊
星歯車機構側の回転を独立して上昇できる構造としてあ
る。

【００２５】また遊星ギヤ式減速機１５の各クラッチ
８，２５，２６，２８は、動作源、例えば油圧回路４０
に接続され、油圧回路４０から供給される油圧により、
出力用のクラッチ８が断続、さらにはスリップ結合（す
べりを伴ないながら動力伝達を行なう状態）されたり、
エンジン切換用のクラッチ２６が断／続されたり、ツー
ウェイクラッチ２８が前進ロックあるいは後退ロックさ
れるようにしてある。

【００２６】一方、４５はシフト操作装置である。シフ
ト操作装置４５は、セレクトレバー４６を備え、同レバ
ー操作により、Ｐ（パーキング）、Ｒ（リバース）、Ｎ
（ニュートラル）、Ｄ（ドライブ）のポジションが選択
されると、選択したポジションの信号が出力されるよう
にしてある。

【００２７】このシフト操作装置４５が、ＥＣＵ４７
（制御部）に接続される。さらにＥＣＵ４７は，油圧回
路４０に接続され、選択されたポジション、さらにはア
クセル開度、ブレーキ操作などから、ＥＣＵ４７に設定
されたプログラムにしたがい、各クラッチ８，２５，２
６を断／続したり、クラッチ８をスリップ結合させた
り、モータ／ジェネレータ１６の機能を制御したり、ツ
ーウェイクラッチ２８のロック方向を前進と後進とで切
換えたり、モータ電流の向きを前進と後進とで切換え
て、エンジン特性、モータ特性を活用した車両の通常走
行（例えば発進はモータ走行、中・高車速域の定常走行
はエンジン走行、加速時はモータでエンジンをアシスト
する走行、低車速域の定常走行はモータ走行と発電しな
がらのエンジン走行との併用、減速時は回生を行い、後
退はモータ走行で行う等）が行えるようにしてある。

【００２８】またＥＣＵ４７には、停車中はエンジン１
を停止させる機能、発進時はモータで発進させながらエ
ンジン１を始動させる機能が設定してある。

【００２９】さらにＥＣＵ４７には、この他、上記した
通常走行ではバッテリ２２の回復が困難な走行に適した
モード、具体的にはモータの極低速連続走行に対処する
各種モードが設定されている。

【００３０】すなわち、極低車速走行は、モータ走行で
行なわれるが、かなり車速が低いので、モータの回転数
はかなり低く抑えられ、エンジン１を始動するのに求め
られる回転数は確保できない。同走行が連続すると、バ
ッテリ２２の電力は低下するだけとなる。

【００３１】そこで、ＥＣＵ４７には、モータだけの極
低速走行時、バッテリ２２の電力が所定に低下すると、
出力用のクラッチ８を、車速を保つ駆動力を伝えるスリ
ップ結合に切換え、モータの回転をエンジン始動に適し
た回転数に上昇させて、エンジン１を始動させる始動モ
ードと、始動したエンジン１を高い回転数に保ち、スリ
ップ結合しているクラッチ８を通じて、車速を保つ駆動
力を出力しつつ、モータ／ジェネレータに充分な発電量
をもたらす駆動力を与える発電走行モードと、同発電走
行モードを利用してエンジン１の動力で発進を行なうエ
ンジン発進モードとが設定されていて、バッテリ２２の
回復が困難な情況のときでも、バッテリ２２の回復が効
率よく行なわれるようにしてある。

【００３２】なお、図１において、９は、出力軸４の一
部に組み込まれたワイヤー操作式のパーキング機構を示
し、９ａはセレクトレバー４６の動きに連動してパーキ
ング機構９を操作するワイヤを示す。

【００３３】この代表的なハイブリット車のモードが表
１に示されている。

【００３４】

【表１】この表１にもとづきパワープラントの作用を説明する。
なお、（）内英字は表１中のＮＯ．を示す。

【００３５】今、停車しているハイブリット車を走行さ
せるとする。

【００３６】このとき、セレクトレバー４６はＰポジシ
ョンにあり、このセレクトレバー４６に連動してパーキ
ング機構９はロック状態に切換えられ、ツーウェイクラ
ッチ２８は前進方向でロックする向きに切換えてある。
このとき、出力用のクラッチ８、Ｈ／Ｌモード切換用の
クラッチ２５、エンジン切換用のクラッチ２６はいずれ
もオフである。

【００３７】始動操作は、同ポジションのまま、イグニ
ションスイッチ（図示しない）をオンする。

【００３８】すると、ＥＣＵ４７は、エンジン冷却水
（図示しない）の温度からエンジン１が冷態であるか温
態であるかを検出し、エンジン１が冷態であれば、暖気
モードに入る（Ａ）。

【００３９】暖気モードは、ＥＣＵ４７の指令により、
クラッチ２６をオンさせ、続いてモータ／ジェネレータ
１６から駆動力を出力することで行なわれる。

【００４０】すなわち、モータ出力は、サンギヤ１７、
プラネタリギヤ２０、キャリア１９へ伝わり、リングギ
ヤ１８を前進方向に回転させようとする。

【００４１】このとき、リングギヤ１８は、ツーウェイ
クラッチ２８により前進方向には回転しないようロック
（制動）されてキャリア１９の反力を受けるから、遊星
歯車機構はキャリア１９からの出力となる。つまり、遊
星歯車機構はＬモードとなり、サンギヤ１７から入力さ
れる回転を減速して、キャリア１９から出力させる。

【００４２】この増幅されたモータの出力トルクが、ク
ラッチ２６を通じて、エンジン１の出力軸１ａへ伝達さ
れ、エンジン１を始動させる。このとき、ベルト式無段
変速機２は空転する。

【００４３】ついで、ハイブリッド車を発進させるべ
く、ブレーキペダルを踏んだ状態で、セレクタレバー４
６をＤポジションにシフトする。始動後、暖機が不十分
な場合は、ＥＣＵ４７の指令により、エンジン１は、ア
イドル運転に入り、エンジン１を暖気させる（Ｂ）。こ
の際、バッテリ２２の電力低下があると、ＥＣＵ４７
は、エンジン１で回転されるモータ／ジェネレータ１６
から電力を出力（発電）させ、バッテリ２２へ発電した
電力を充電させる（Ｌ）。

【００４４】暖気が終了すると、エンジン１を停止さ
せ、クラッチ８をオンさせ、モータのみで発進可能なモ
ードで待機する（Ｃ）。

【００４５】ブレーキペダルからアクセルぺダルに踏み
代えて、同アクセルペダル（図示しない）を踏込む。

【００４６】すると、ＥＣＵ４７は、モータ／ジェネレ
ータ１６をモータとして機能させ、駆動力をサンギヤ１
７へ出力させる。

【００４７】ここで、パーキング機構９はロック解除さ
れている。また遊星歯車機構は、Ｌモードであるから、
モータの出力トルクは同遊星歯車機構によって増幅さ
れ、この増幅した出力トルクが、キャリア１９からベル
ト入力軸３へ出力され、Ｌモードに変速されているドラ
イブプーリ５、金属ベルト７、ドリブンプーリ６を経
て、ファイナルギヤ１１、デファレンシャルギヤ１２を
通じ、左右の走行輪１３へ伝達され、ハイブリッド車を
モータのみで発進させる（Ｄ）。

【００４８】この発進によりモータの回転が上昇し、キ
ャリア１９の回転数がエンジン始動を行える回転まで上
昇すると、ＥＣＵ４７はクラッチ２６をオンし、モータ
の出力トルクをエンジン１の出力軸１ａへ伝達させる。

【００４９】このとき、エンジン１へ伝達されるモータ
の出力トルクは、遊星歯車機構によって増幅されている
から、エンジン１の始動に十分なトルクをもつ。

【００５０】これにより、加速走行中、エンジン１は、
速やか、かつ滑らかに始動される（Ｅ）。

【００５１】エンジン１が始動すると、ハイブリット車
は、エンジン１とモータとの両者の出力により加速す
る。

【００５２】そして、モータ回転が許容限域に近づくま
で上昇すると、ＥＣＵ４７はクラッチ２５をオンさせ、
キャリア１９とリングギヤ１８とを連結する。

【００５３】すると、リングギヤ１８へ加わる力は逆向
きとなる。この力が加わる方向だと、ツーウェイクラッ
チ２８はフリーな状態なので、リングギヤ１８はキャリ
ア１９と同方向に回転を始める。つまり、遊星歯車機構
は、大きな減速比のＬモードから、入力と出力との比が
１：１のＨモードに切り換わる。

【００５４】これにより、ハイブリット車は、回転上昇
にしたがい高い出力トルクを発生するエンジン１とモー
タの出力との双方により、Ｌモードでの加速を保ちなが
ら加速を継続していく（Ｆ）。

【００５５】ついで、加速が緩やかになり、高い熱効率
のエンジン１の運転領域が走行抵抗と見合う高い車速の
定常走行に入ったとする。

【００５６】すると、ＥＣＵ４７の指令により、モータ
を空転させ、エンジン１だけを動力とし、ベルト式無段
変速機２をＨモードに切換えて、ハイブリッド車の走行
を続ける（Ｇ）。この状態からアクセルペダルを踏込め
ば、再びモータが作動して、ハイブリッド車は加速す
る。

【００５７】この定常走行中、走行抵抗が小さくなる
と、ＥＣＵ４７は、空転するモータ／ジェネレータ１６
を発電機として機能させ、エンジン１の余裕分となった
出力トルクでジェネレータから発電させ、バッテリ２２
の充電を行う（Ｈ）。

【００５８】なお、この定常走行中、バッテリ２２の充
電容量が低下したときは、エンジン１の回転数を発電負
荷分、上昇させて出力トルクを高めて発電を行う。

【００５９】一方、例えば２０〜３０ｋｍ／ｈ程度の低
車速で一定の走行が行なわれたとする。

【００６０】この低車速では、エンジン１は低エンジン
回転数となるために熱効率が悪い。

【００６１】このときは、ＥＣＵ４７は、モータ／ジェ
ネレータ１６をモータとして機能させる。このときには
クラッチ２６をオフして、遊星歯車機構からエンジン１
を切り離し、同エンジン１の運転を停止させる。

【００６２】つまり、熱効率の悪い低負荷運転のとき
は、エンジン１を用いず、モータだけで走行を行う
（Ｉ）。

【００６３】このモータ走行を続け、バッテリ２２の電
力量が低下し、充電が必要となるとする。

【００６４】このときには、ＥＣＵ４７は、クラッチ２
６をオンして、再びエンジン１を始動させる。ついで、
モータ／ジェネレータ１６をジェネレータとして機能さ
せ、さらにこのジェネレータの発電負荷分、高回転数の
領域でエンジン１を運転させる。

【００６５】これにより、高い熱効率の領域で運転する
エンジン１だけで走行が継続される。そして、バッテリ
１が回復したら、再びモータ走行に戻る。

【００６６】低車速走行は、こうしたモータ、エンジン
の運転を繰り返す。

【００６７】ついで、ブレーキペダルを踏んで、減速し
たとする。すると、ＥＣＵ４７は、クラッチ２６をオフ
してエンジン１を遊星歯車機構から切り離し、モータ／
ジェネレータ１６をジェネレータとして機能させ、運動
エネルギーを電気エネルギーに変換させる。これによ
り、減速回生が行なわれ、ハイブリッド車は、運動エネ
ルギーを回収しながら減速していく（Ｊ）。

【００６８】停車すれば、パワープラントは、クリープ
トルクが発生可能な状態（ブレーキペダルを離せばクリ
ープ走行が行なわれる状態）で停止する。このとき、エ
ンジン１が運転していたら停止させ、アイドルストップ
に入る。

【００６９】このアイドルストップの停車状態から発進
させるべく、アクセルペダルを踏み込めば、先に述べた
ような低出力のモータを用いた発進が行われる。

【００７０】なお、セレクタレバー４６をＲポジション
に操作して、ブレーキペダルを離したり、アクセルペダ
ルを踏めば、モータ／ジェネレータ１６が逆回転するモ
ータとして切り換わり、またツーウェイクラッチ２８の
ロック方向が逆向きに切り換わり、モータの逆回転出力
が、モードのベルト式無段変速機２を通じて走行輪へ伝
わり、ハイブリッド車を後退させる（Ｋ）。

【００７１】他方、例えば数ｋｍ／ｈ〜１０ｋｍ／ｈ程
度の極低車速で連続走行が行なわれたとする。

【００７２】この極低車速走行のときも、先に述べたよ
うにエンジン１を用いず、モータだけで走行が行われ
る。

【００７３】この極低車速走行のときは、先の低車速走
行とは異なり、かなり車速が低いので、モータの回転数
はかなり低く、エンジン１を始動させるのに必要な回転
数は確保できない。

【００７４】このため、極低車速走行が連続すると、バ
ッテリ２２の電力がモータの運転で消費され続けるの
で、バッテリ２２の電力は低下するだけとなり、バッテ
リ２２の残量電力が下限域にまで下がる。

【００７５】ＥＣＵ４７は、このようなバッテリ２２の
電力低下と車両の運転状態から、先に述べたような通常
の発電モードではバッテリ２２の回復を行なうことが困
難と判定し、この情況を回避するモードに移る。

【００７６】すなわち、ＥＣＵ４７は、クラッチ２５を
オフしてＬモードに切換え、クラッチ８をすべらせてス
リップ結合に切換え、クラッチ８を境に上流側（ベルト
式無段変速機２、遊星歯車機構）を回転上昇ができる体
制にしてから、モータの回転をエンジン始動が行なえる
回転数まで上昇させる。

【００７７】すると、遊星歯車機構により増幅されたモ
ータの駆動力が、ベルト式無段変速機２を通じ、クラッ
チ８からスリップしながら走行輪１３へ伝達される。

【００７８】ついで、ＥＣＵ４７は、クラッチ２６をオ
ンして、増幅したモータの駆動力をエンジン１へ伝え
る。

【００７９】これにより、車速を保つのに必要な駆動力
を走行輪へ伝えながら、エンジン１へ始動に必要な駆動
力が伝わる（始動モード）。

【００８０】すると、ハイブリッド車は、極低車速走行
を継続しながら、エンジン１が始動される（Ｍ）。

【００８１】エンジン１が始動されると、ＥＣＵ４７
は、モータジェネレータをジェネレータとして機能させ
るとともに、エンジン１を高い回転数で運転させる。

【００８２】すると、エンジン１の出力が、ベルト式無
段変速機２、スリップ結合しているクラッチ８を通じ
て、走行に求められる駆動力が走行輪へ伝達される。と
同時に、エンジン１の出力が、キャリア１９、サンギヤ
１７を通じてジェネレータに伝達され、同ジェネレータ
を、充分な発電機能が発揮し得るよう、高い回転数で駆
動させる。

【００８３】これにより、エンジン１の出力だけで、充
分な発電量を確保しながら、極低速走行が継続される
（発電走行モード）。

【００８４】ハイブリッド車が停止すると、ＥＣＵ４７
は、トルクの伝達がない状態にクラッチ８を切換え、発
電状態のまま、パワープラントを待機させ、バッテリ２
２を回復させる（Ｎ）。

【００８５】このとき、バッテリ２２が所定電力量レベ
ルまで回復していないまま、アクセルペダルが踏まれた
とする。

【００８６】このときには、ＥＣＵ４７は、駆動力の伝
達が行なわれるスリップ結合にクラッチ８を切換え、高
回転で運転しているエンジン１の出力を、ベルト式無段
変速機２、スリップ結合しているクラッチ８を通じて走
行輪へ伝達させる。つまり、エンジン１から、発進に求
められる駆動力が走行輪１３へ伝達される（Ｏ）。

【００８７】これにより、エンジン１の動力だけで、ジ
ェネレータで発電しながら発進が行われ（エンジン発進
モード）、たとえモータで発進できない情況になっても
ハイブリッド車の発進性が損なわれることはない。

【００８８】なお、バッテリ２２の電力が回復したら、
先に述べた通常の各種モードに復帰する。

【００８９】このように本発明を適用した車両用パワー
プラントだと、小出力（小形）の一基モータで、発進加
速を損なわずにエンジン１の始動を行なうことができ、
コストの低減を図ることができる。またモータ走行のと
きは、クラッチ２６により遊星歯車機構からエンジン１
を切り離すことにより、エンジン１の引き摺り損失の無
いモータ走行を行なうことができる。

【００９０】またクラッチ８の設置によって遊星歯車機
構側（本実施形態ではベルト式無段変速機を含む）が独
立して回転上昇可能にしてあるので、車速の制限を受け
てエンジン１の始動が困難な情況、例えばモータだけで
極低速走行中、バッテリ２２の充電が必要となっても、
クラッチ８をスリップ結合に切換えて、モータの回転を
上昇させて、走行に必要な駆動力を走行輪１３に伝えな
がら、エンジン１に始動に必要な駆動力を伝えることに
より、エンジン１の始動ができる。しかも、始動後はエ
ンジン１で得られる高い駆動力で、スリップ結合のクラ
ッチ８を通じて、車速を保つのに必要な駆動力を出力さ
せながら、ジェネレータを高い効率で駆動させる駆動力
を出力させるので、モータの代わりに、エンジン１の出
力だけで、充分な発電量を確保しつつ極低速走行を継続
させることができる。

【００９１】したがって、求められるハイブリッド車の
性能とコストの点の双方を満足できる。

【００９２】そのうえ、クラッチ８は、遊星歯車機構の
出力軸と走行輪１３との間に設けたことにより、受けも
つ伝達力は、走行に必要な駆動力だけなので、クラッチ
８の負担は軽く、パワープラントの信頼性の点にも優れ
る。特にベルト式無段変速機２とデファレンシャルギヤ
１２との間にクラッチ８を設ける構造だと、同間に形成
されるスペースを活用してコンパクトに収めることが可
能であり、パワープラントの小形化に寄与できる。

【００９３】なお、一実施形態では、ＬモードとＨモー
ドの２段変速可能な遊星歯車機構を用いた例を挙げた
が、これに限らず、２段以上の変速が可能な遊星歯車機
構を用いてもよい。むろん、遊星歯車機構の３要素と連
結する相手を代えて変速機能を形成してもよい。

【００９４】また一実施形態では、すべり結合可能なク
ラッチを変速機（ベルト式無段変速機）とデファレンシ
ャルギヤとの間に組み込んだ例を挙げたが、これに限ら
ず、クラッチは、遊星歯車機構と走行輪との間であれば
どこの地点に組み付けてもよい。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、小出力（小形）のモータで発進中に該発進
加速を損なわずにエンジンの始動を行なうことができ
る。

【００９６】しかも、モータ走行のときは、第３クラッ
チ手段により遊星歯車機構からエンジンを切り離すこと
により、エンジンの引き摺り損失の無いモータ走行を行
なうことができる。

【００９７】そのうえ、車速の制限を受けてエンジンの
始動が困難な情況、例えばモータだけで極低速走行中、
バッテリの充電が必要となるようなときは、第４クラッ
チ手段をスリップ結合に切換えて、モータの回転を上昇
させ、走行に必要な駆動力を走行輪へ伝えながら、エン
ジンに始動に必要な駆動力を伝えることにより、エンジ
ンの始動ができる上、始動後はエンジンで得られる高い
駆動力で、スリップ結合の第４クラッチ手段を通じて、
車速を保つのに必要な駆動力を出力させながら、モータ
ジェネレータを高い効率で駆動させることができるの
で、エンジンの出力だけで、充分な発電量を確保しつつ
極低速走行を継続させることができる。

【００９８】それ故、ハイブリッド車に求められる性能
を発揮させることができ、ハイブリッド車の性能とコス
トの点の双方を満足させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る車両用パワープラン
トの構成を説明するための図。

【符号の説明】

１…エンジン２…ベルト式無段変速機（変速機）３…ベルト入力軸（遊星歯車機構の出力軸）８…出力用のクラッチ（第４クラッチ手段）１３…走行輪１５…３要素２自由度型遊星歯車機構（２段以上変速可
能な変速機構）１６…モータジェネレータ１７…サンギヤ１８…リングギヤ１９…キャリア２５…Ｈ／Ｌモード切換用のクラッチ（第２クラッチ手
段）２６…エンジン切換用のクラッチ（第３クラッチ手段）２８…ツーウェイクラッチ（第１クラッチ手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平松健男東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者浅野威東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者後田祐一東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内Ｆターム(参考） 3D041 AA28 AA37 AA66 AB01 AC11 AC15 AC18 AC20 AD00 AD01 AD10 AD12 AD31 AD41 AD42 AE02 AE03 AE16 AE31 AE36 3G093 AA07 AA16 BA15 BA21 CA02 CA03 CB02 CB03 CB06 DA06 DB11 DB15 DB28 EA01 EB03 EB09 EC01 3J057 AA03 AA09 BB03 EE10 GA21 GB35 GC20 HH01 JJ04 JJ10 5H115 PA11 PC06 PG04 PI16 PI24 PI29 PO02 PO06 PO17 PU08 PU22 PU23 PU25 PV09 QE01 QE02 QE07 QE10 QE13 QH08 QI04 QN03 RB08 RE01 RE02 RE03 SE04 SE05 SE06 SE08 SE09 TB01 TE02 TE08 TI02 TO21 TO23 TO30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの出力軸と変速機の入力軸との
間に少なくとも２段以上変速可能な変速機構を介してモ
ータジェネレータを設置した車両用パワープラントにお
いて、前記変速機構は、３要素２自由度型遊星歯車機構からな
り、該歯車機構の３要素のうち、第１要素には前記変速機の入力軸が連結され、第２要素には前記モータジェネレータが連結され、第３要素には同要素を制動する第１クラッチ手段が設け
られ、かつ前記第１要素、第２要素、第３要素のうち２つの要
素を連結し、前記第１クラッチ手段と共同して変速切換
えをなす第２クラッチ手段を有し、さらに前記エンジンを前記第１要素、第２要素、第３要
素のいずれか一つの要素と連結して前記エンジンを断続
する第３クラッチ手段と、前記歯車機構の出力軸から該出力軸の出力が伝達される
車両の走行輪までの間にスリップ結合可能な第４クラッ
チ手段とを有し、前記変速機構が、前記第４クラッチ手段を境に、独立し
て回転上昇可能に構成されてなることを特徴とする車両
用パワープラント。